Устройство для защиты от короткого замыкания трехфазной электрической сети

 

Изобретение относится к электротехнике , а именно к защите трехфазной электрической сети от тока короткого замыкания. Цель изобретенияповьшение надежности функционирования путем увеличения селективности в реяямах короткого замыкания и пуска электродвигателя. Устройство содержит источники 1, 2 оперативного тока контроля, датчики 3-6 тока контроля, установленные в фазах сети, и датчики 12-15 тока промышленной частоты. Устройство содержит также . блок 7 дифференцирования и нуль-орган 8. Повышение надежности дистигается путем введения источника 2 тока контроля, блока присоединения 37, дополнительных датчиков 5,6 тока контроля, пятого, шестого и седьмого блоков 20,21,22 сравнения, пороговых блоков 33 и 34, элемента ИЛИ 29, аналоговых ключей 35,36. На сеть одновременно наложены оперативные. токи от источников 1 и 2. Значение тока контроля непрерывно дифференцируется и сравнивается с заданным током уставки. Токи промышленной частоты также непрерывно сравниваются со своими уставками в блоках 20, 21. При отклонении измеренных величин оперативного тока или тока промышленной частоты от уставки формируют сигнал на отключение повреждения. 1 ил. (Л 1) СО- ГС ел 05 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (111

А1 (51)4 Н 02 Н 3/38

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3695212/24-07 (22) 26.01.84 (46) 23,07.87, Бюл. У 27 (72) Л,Н.Карпиловский и Е.Я,Байко (53) 62!.316.925 (088.8) (56) Кузнецов Р.С. Аппаратура распределительных устройств низкого напряжения. Госзнергоиздат, 1962, с.138145.

Авторское свидетельство СССР

В 1051637, кл. Н 02 Н 3/08, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ КОРОТКОГО ЗА1ЯКАНИЯ ТРЕХФАЗНОЙ ЭЗП .КТРИЧЕСКОЙ СЕТИ (57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к защите трехфазной электрической сети от тока короткого замыкания. Цель иэобретения— повышение надежности функционирования путем увеличения селективности в режимах короткого замыкания и пуска электродвигателя. Устройство содержит источники 1, 2 оперативного тока контроля, датчики 3 — 6 тока контроля, установленные в фазах сети, и датчики 12 — 15 тока промышленной частоты, Устройство содержит также блок 7 дифференцирования и нуль-орган 8. Повышение надежности достигается путем введения источника 2 тока контроля, блока присоединения

37, дополнительных датчиков 5 6 тока контроля, пятого, шестого и седьмого блоков 20,21,22 сравнения, пороговых блоков 33 и 34, элемента ИЛИ

29, аналоговых ключей 35,36. На сеть одновременно наложены сперативные. токи от источников 1 и 2, Значение тока контроля непрерывно дифференцируется и сравнивается с заданным током уставки . Токи промьппленной частоты также нвпрерывно сравниваются со своими уставками в блоках 20, 21, При отклонении измеренных величин оперативного тока или тока промьппленной частоты от уставки формируют сигнал на отключение повреждения .

1 ил. I 13

Изобретение относится к электротехнике, В частности к защите трехфазной электрической сети от тока короткого замыкания.

Цель изобретения — повышение надежности функционирования путем увеличения селективности в режимах короткого замыкания H пуска электродвигателя.

На чертеже представлена функциональная схема устройства защиты для электрической сети с генераторной ветвью и одним нагрузочным фидером.

Устройство содержит источники 1 и 2 тока контроля и датчики 3 — 6 контроля тока, установленные в фазах сети, блок 7 дифференцирования нуль-орган 8, элемент НЕ 9, пер.вый 10 и второй 11 элементы И, датчики 12 — 15 тока промышленной частоты, с первого по седьмой блоки 16 — 22 сравнения, с первого по четвертый бло ки 23 — 26 уставки, первый 27, второй

28 и третий 29 элементы KIN первый

30 и второй 31 блоки искусственной нулевой точки, фильтр-пробку 32 промппленной частоты сети, первый 33 и второй 34 пороговые блоки, первый,35 и второй 36 аналоговые ключи, блок

37 присоединения, выключатели 38 и

39 собственно генераторной ветви и нагрузочного фидера. Кроме того, изображена клемма 40, к которой подведено напряжение источника 41 оперативного тока включения, кнопка 42 включения выключателя нагрузочного фидера, один полюс которой Обьединен с блок-контактом выключателя 39, генератор 43, электродвигатель 44 и блок 45 задержки.

В случае наличия в сети и фидеров с электрическими машинами датчики

4 — 6 тока контроля, блоки 20 — 22 сравнения третий элемент ИЛИ 29, блок 31 искусственной нулевой точки, первый 33 и второй 34 пороговые блоки, первый 35 и второй 36 аналоговые ключи и блок 37 присоединения, выполняющие функцию предотвращения включения неисправного электрического двигателя в защищаемую сеть, объединены условно в виде блока 46. Для случая и фидеров количество блоков

46 соответствует количеству фидеров, т,е, равно и.

Первый полюс источника 1 тока контроля через первый блок 30 искус- ственной нулевой точки подсоединен

25618 2 к трем фазам сборных шин, Второй полюс источника 1 тока контроля через последовательно соединенные датчик 3 тока контроля, фильтр †проб 32

s> промышленной частоты соединен с нулеВыми точками трехфазных электрических машин, Информационный выход датчика

3 тока контроля через блок 7 дифференцирования соединен с первым Входом нуль ор1 ана 8, второи Вход кОтОрого подсоединен к "Земле", а Выход через элемент НЕ 9 подсоединен к Второму входу элемента И 10, другой вход которого соединен с выходом первого элемента КПИ 28, а выход — с входом отключения выключателя 39 нагрузочного фидера.

Оба входа второго элемента HE 28

20 соединены с Выходами блоков 18 и 19 сравнения, первые входы которых сое" динены с выходами блоков 25 и 26 уставок соответственно, а вторые входы соединены с выходами датчиков 14

26 и 15 токов промышленной частоты соответственно, включенных в две фазы фидера электрической машины.

Управляющий вход второго аналогоВого ключа 36, включенного в цепи

30 подачи сигнала включения (клемма 40кнопка 42) на выключатель 39, соединен с выходом элемента ИЛИ 29, первый

Вход которого через первый пороговый блок 33 соединен с выходом четвертого датчика 6 тока контроля, а второй вход — через второй пороговый блок 34 с выходом седьмого блока 22 сравнения. Первый вход блока 22 сое-. динен с выходом пятого блока 20 срав нения, а второй вход блока 22 сравнения соединен с выходом шестого блока 21 сравнения, первый вход которого .соединен с выходом третьего датчика 5 тока контроля, а второй вход— с выходом четвертого датчика б тока контроля, Первьй вход пятого блока

20 сравнения соединен с ..выходом второго датчика 4 тока контроля, второй вход блока 20 сЬЬдинен с выходом третьего датчика 5 тока контРОЛЯ.

Дпя обеспечения наличия разнородных сигналов тока контроля в уст" ройство вводится второй источник 2 тока контроля. Первый полюс источника 2 через второй блок 31 искусственной нулевой точки соединен с входами датчиков 4 — 6 тока контроля, выходы которых соединены с соответствующими

1325

55 дится в нормальном замкнутом состоянии, что обеспечивает прохождение команды на включение намеченной электрической машины, в данном случае электрической машины 44.

В случае наличия трехфазного короткого замыкания внутри намеченной к включению электрической машины 44 токи контроля, протекающие через датчики 4 — 6, превышают порог срабатывания порогового элемента 33, в результате чего на выходе элемента

ИЛИ 29 появляется сигнал запрета, который вызывает размыкание аналогового ключа 36, исключив воэможность включения электрической машины 44. выходами присоединения блока 37, входы которого подключены к трем фазам фидеров электрического двигателя.

Второй полюс источника 2 тока контроля через первый аналоговый ключ 35

5 соединеч с нулевыми точками контролируемых электрических машин 43 и 44.

Управляющий вход первого аналогового ключа 35 соединен с блок-контактом выключателя 39 нагрузочного фидера.

При отсутствии необходимости использования разнородных источников тока контроля источник 2 может быть исключен из схемы. В этом случае вход блока 31 искусственной нулевой точки подключается к первому полюсу источника 1 тока контроля, а вход аналогового ключа 35 — к второму полюсу источника 20

Устройство работает следующим образои.

На защищаемую электрическую сеть и отключенные в данный момент времени эпектрические машины наложены опера- 25 тивные токи соответственно от первого и второго источников тока контроля, При этом непрерывно с помощью датчиков 4 — 6 выделяют сигналы, пропорциональные величинам тока конт- 30 роля, наложенным на отключенные от сети электрические машины, например, 44 между их нулевыми токами и фазами.

При отсутствии аварийного состояния в отключенной электрической машине 44 сигналы на входах пороговых элементов 33 и 34 ниже порога их срабатывания и на выходе элемента

ИЛИ 29 отсутствует сигнал запрета иа включение отключенной от сети электрической машины 44, В результате этого аналоговый ключ 36 нахо618

В случае наличия двухфазного или однофазного замыкания в намеченной к включению электрической машине, например 44, ток оперативного сигнала, протекающий через один из датчиков тока, например датчик 4 тока, отличается от токов, протекающих через два датчика, например датчики 5 и 6 тока, которые равны или примерно равны между собой. Поэтому на выходе системы из трех элементов 20-22 сравнения появляется сигнал, который проходит через логический элемент ИЛИ 29 в качестве сигнала запрета и вызывает размыкание ключа 36, предотвращая включение электрической машины 44.

При отсутствии аварийного режима после подключения электрической машины, например 44, по сигналу от блок-контакта, находящегося в выключателе 39, размыкается аналоговый ключ 35, который снимает оперативный сигнал от источника 2 тока контроля с подключаемой электрической машины

44, разрывая цепь источника, подсоединенную между нулевой точкой машины и тремя ее фазами.

Учитывая, что омическое сопротив" ление фаз статорной обмотки асинхронных двигателей мало, целесообразно для повышения чувствительности различия состояния электрической машины в качестве контрольного тока от,источника 2 использовать переменный ток с частотой значительно превышающей промышленную, например 1-2 кГц.

При подключении к защищаемой сети исправной электрической машины 44 . на нее автоматически оказывается наложенным контрольный ток от источника 1, который может быть выполнен и как источник напряжения постоянного-тока, и как источник напряжения переменного тока, В последнем случае, как уже указываЛось, источник 2 напряжения может быть исключен, а точки

его подключения соединены с выходами источника 1 напряжения. Однако выполнение источника 1 напряжения в качестве источника напряжения переменного тока не всегда целесообразно.

В связи с тем, что одновременно с наложением на отключенные в данный момент электрические машины тока контроля от источника 2 на защищаемую сеть, находящуюся в рабочем сос .: 325618 тоянии, наложен контрольный ток от источника l датчик 3 оперативного тока, датчики 12 н 13 и другие дата ки токов промышленной частоты, находящиеся н фазах фидеров сети, непрерывно выделяют сигналы, пратторциональные соответственно величине тока контроля от источника 1 и -окон промьш|ленной частоты н фазах генератсрной ветви и фидеров, подключенных уже к защищаемой сети.

Значение тока контроля (илн прспорциональная ему величина), поступа-ющее с выхода датчика 3 оперативного тока, непрерывно дифференцируется с помощью блока / дифференцирования и сравнивается с заданным уровнем (в данном случае . с нулем, с помощью ,нуль-органа 8) . Сигнал с выходя нульоргана 8 через элемент HE 9 подается на первые входы логических элементов И 10 и 11 и других относящихся к соответствующим нагрузочным фидерам (не показаны), чтобы не затруднять восприятие, Сигналы с выходов датчиков 13 и

13 токон промьппленной частоты и датчиков токов промьпплепной частоты, находящихся в соотнетстнуюшях фазах других уже подключенных к сети фидеpos, подаются чя элементь1 16 и 17 сравнения (для генеряторной ветви) и элементы сравнения, аналогнчнь.е элементам 18 и 19 сравнения, для под" ключенных уже фидеров соотн"=òñòâeíно и сравниваются с уровнями, задаваемыми блоками 23 и 24 устявок (дпя генераторной ветви) ч блоками уста-вок, аналогичными блокам 25 и 2б уставок, относящимися к уже подключенным фидерам. Сигналы рассогласования с выходов указанных элементов сравнения через элементы ИЛИ 27 (для генераторной ветви) и аналогичные элементы ИЛИ 28, относящиеся к подключенным уже фидерам, подаются на вторые входы логических ; элемен"тов И 1! и аналогнччых элементов

И 10 (для уже включенных фидерон).

При подключении к защищаемой ети какой-либо ненаходящейся н аварийном

cocToRHHH 9JIpк««рнческой машинbI 44, в режиме пускового тока на выходах датчиков 12 - 15 появляются сигналы„ которые могут превысить уровни, адаваемые блоками устянок, например блоками 25 и 26. Одновременно изме:.." няется по величине сигнал н;:; выхо" де датчика 3 оперяти ->-:юго "; or вызывает появление сигнала на выходе блока 7 дифференцирования и, сиедонательно„ пя выходе нуль-органа 8

Сигнал с выхода нуль-органа 8 поступает на вход логического элемента riE 9,, что вызывает исчезновение сигнала с его выходя. Таким образом, на вторых входах элементов И 10 и 11

Ы còñóòñòâóåò сигнал, в то время как ня первом входе элемента 10 сигнал присутствует. Сигнал на выходе элемента И 10 нЬ появляется и отключения электрической машины 44 не

15 происходит, Сигнал на выходе логического элемента И 10 отсутствует также и н том случае, если сигналы на выходах датч«икон 14 и 15 "îõà промьппленной

20 частоты не превышают уровней блоков

25 к 2б устанок„ Аналогично не появляется сигнал и на выходе элемента И 11.

В случае возникнонения н сети, например на участке подключения «С электрической машины 44, режима коротко1о замыкания сигнал появляется не только на втором входе элемента

И 1О, íî н присутствует на первом входе логического элемента И 10, тяк как изменение величины тока кантроля не происходит сигнал ня Вь .хо дях блока 7 дифференцирования и нульоргана 8 отсутстнует, что принодит к сохранению сигналя на выходе логического элемента НЕ 9. Это приводит к тому, что на выходе логического элемента И IIÎ появляется сигнал, который поступает на упранляющий

49 вход отключения выключателя 39, что приводит к отключению неисправного участка, и данном случае участка подключения электрической машины 44.

Аналогично протекает процесс

45 отключения при возникновении режима короткого замыкания на других участках защищаемой сети, н результате .его обеспечивается достижение пос"

"явленной цели.

«« формула изобретения

Устройство для защиты от коротко:го замыкания т1эехфаэной электричес"

55 кой сети иэ сборных щнн, генеря "орной ветви с трехфазным генератором с нынеденной нулевой то «кой и vepíûì и вторым датчиками ока промышленной чж-,тоты в цнух фазах генеряторной

325618 8 к "Земле", выход которого подключен к входу элемента НЕ, а выход второго элемента И подключен к управляющему входу отключения выключателя нагрузочного фидера, источник оперативного тока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности функционирования путем увеличения селективности в режимах коротко—

ip го замыкания и пуска электродвигателя, дополнительно введены второй источник тока контроля, блок присоединения, второй, третий и четвертый датчики тока контроля, пятый, шестой и седьмой блоки сравнения, первый и второй пороговые блоки, третий элемент ИЛИ, первый и второй аналоговые ключи, кнопка включения упомянутого выключателя нагрузочного фидера, а также размыкающий блок-контакт выключателя нагрузочного фидера и блок задержки, вход второго, третьего и четвертого датчика тока контроля через последовательно соединенный блок

25 присоединения подключен соответст- венно к первому, второму и третьему фазным выводам упомянутого трехфазного электродвигателя, выходы второго третьего и четвертого датчиков тока контроля подключены соответственно к первому, второму и третьему входу второго блока искусственной нулевой точки, выход которого подключен к первому полюсу второго источника тока контроля, второй полюс которого через последовательно соединенный первый аналоговый ключ подключен к упомянутым объединенным нулевым выводам трехфазных электродвигателя и

4О генератора, управляющий вход первого аналогового ключа через размыкающий блок-контакт выключателя нагрузочиого фидера подключен к источнику оперативного тока, информационный выход

45 второго датчика тока контроля подключен к первому входу пятого блока сравнения, информационный выход третьего датчика тока контроля подключен к объединенным второму вхо- .

50 ду пятого блока сравнения и первому входу шестого блока сравнения, информационный выход четвертого датчика тока контроля подключен к объединенным второму входу шестого блока

7 1 ветви, соединенными последовательно и подключенными через выключатель с управляющим входом отключения генераторной ветви к сборным шинам, и нагрузочного фидера с трехфазным электродвигателем с выведенной нулевой точкой и третьим и четвертым датчиками тока промышленной частоты в двух фазах нагрузочного фидера, соединенных последовательно и подключенных через выключатель с управляющими входами отключения и включения нагрузочного фидера к сборным шинам, содержащее первый, второй, третий и четвертый блоки сравнения, первый, второй, третий и четвертый блоки уставки, первый и второй элементы ИЛИ, первый и второй элементы

И, элемент НЕ, первый блок искусственной нулевой точки, первый источник тока контроля, первый датчик тока контроля, блок дифференцирования, нуль-орган и фильтр-пробку, информационный выход первого, второго, третьего и четвертого датчиков тока цромышленной частоты подключен к пер мому входу соответственно первого, второго, третьего и четвертого блока .сравнения, к второму входу которого подключен выход соответственно первого, второго, третьего и четвер того блока уставки, выходы первого и второго блока сравнения подключены соответственно к первому и второму входам первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу первого элемента И, выходы третьего и четвертого блока сравнения подключены соответственно к первому и второму входу второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу второго элемента И, второй вход которого объединен с вторым входом первого элемента И и подключен к выходу элемента НЕ, вход первого блока искусственной нулевой точки подключен к сборным шинам, а его выход к первому полюсу первого

Источника тока контроля, второй полюс которого через последовательно соединенные первый датчик тока контроля и фильтр-пробку подключен к объединенным нулевым точкам трехфазных электродвигателя и генератора, информационный выход первого датчика тока контроля через последовательно включенный блок дифференцирования подключен к первому входу нуль-opraиа, второй вход которого подключен

55 сравнения и вхоцу первого порогового блока, выходы пятого и шестого блоков сравнения подключены соответственно к первому и второму входам седьмого блока сравнения, выход! 3256

Составитель В.Иолчанов

Техред 3.1(адар

Редактор И.Бланар

1(орректор Л.Пилипенко

Тираж 617 Подпис но е

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, 3-35, Раушская наб., д.4/5

Заказ 3120/52 (1роизводственно-полиграфическое предприятие, г,Ужгород. чл.Проектная,4 которого подключен к входу второго порогового блока, выходы первого и второго пороговых блоков подключены соответственно к первому и второму входам третьего элемента ИЛИ, упомянутый управляющий вход включения выключателя нагрузочного фидера через последовательно соединенные второй налоговый ключ и кнопку включения

18 <0 выключателя нагрузочного фидера по ..ключен к источнику оперативного постоянного тока, а выход упомянутого первого элемента И через последова" тельно соединенный блок задержки подключен к упомянутому управляющему входу отключения выключателя геиераторной ветви,