Устройство для защиты электрической сети от тока короткого замыкания

 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к релейной защите электрической сети От тока короткого за1 1кания. Цель изобретения - повышение селективности защиты электроэнергетических систем с мощными электродвигателями при металлических коротких замыканиях вбли-. зи распределительных щитов..Поставленная цель достигается тем, что при возникновении короткого замыкания в фидере на всех трех входах элемента И 6 присутствуют сигналы - с выходов элемента НЕ 5, ИЛИ 11 и фазочувствительного блока 17, сигнал с выхода элемента И 6 поступает на блок 14 отключения. При этом переход электродвигателя в исправном фидере в режим подпитки точки короткого за- М51кания поврежденного фидера рас- ,познается по изменению направления тока (мощности) в исправном фидере. 1 ил. «е сл

СОЮЗ СОВЕТСНИХ социАлистичесних

РЕСПУБЛИН

511 4 Н 02 Н 3/08, 7/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ пО изОБРетениям и ОтнРытиям

ПРИ fNHT СССР (21) 4119364/24-07 (22) 26,06.86 (46) 23.03.89. Бюл. Р )1 (72) Л.H.Êàðïèëîâñêèé, А.И.Горшков и О.И.Шаханов (53) 621.316.925 (088,8) (56) Кузнецов Р.С, Аппараты распре" делительных устройств низкого напряжения. - М.-Л.: Госэнергоиздат, 1962 с. !38-145.

Авторское свидетельство СССР

У 1398012, кл. Н 02 Н 3/08, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗА1ЦИТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ ОТ ТОКА КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ (57) Изобретение относится к области электротехники, в частности к релейной защите электрической сети от то- . ка короткого замыкания. Цель изобре„.SUÄÄ 1467648 A-1 тения - повышение селективности защити электроэнергетических систем с мощными электродвигателями при металлических коротких замыканиях вбли-. зи распределительных щитов..Поставленная цель достигается тем, что при возникновении короткого замыкания в фидерЕ на всех трех входах элемента И 6 присутствуют сигналы— с выходов элемента HF. 5, ИЛИ 11 и фаэочувствительного блока 17, сигнал с выхода элемента И 6 поступает на блок 14 отключения. При этом переход электродвигателя в исправном фидлере в режим подпитки точки короткого sammmma поврежденного фидера расф ,познается по изменению направления тока (мощности) в исправном фидере.

1 ил.

С::

1467648

Изобретение относится к электротехнике, в частности к области защиты электрических сетей от таков короткого замыкания, Целью изобретения является повышение селективности защиты электроэнергетических систем с мощными электродвигателями при металлических коротких замыканиях вблизи распределительных щитов.

На чертеже представлена функциональная схема устройства, Устройство содержит источник 1 напряжения оператинного тока, датчик

2 оперативного тока, блок 3 дифференцирования, нуль-орган 4, элемент НЕ

5, элемент И 6, датчик 7 и 8 тока промьппленной частоты, блоки 9 и 10 уставки например, пороговые элементы, элемент ИЛИ 11, блок 12 искус» ственной нулевой точки сети, блок 13 искусственной нулевой точки фидера, блок 14 отключения, фильтр-пробку 15 на проьыиленную частоту сети, датчик2Б

)6 напряжения промышленной частоты, фазочувствительный блок 17. Кроме того, изображены генератор 18 и элек-. тродвигатель 19.

В зависимости от расстояния точки .30 короткого замыкания в дефектном фидере от распределительного щита, а также вида короткого заикания (металлического или дугового) напряжение в месте подсоединения соседних исправ-З5 ных в данный момент фидеров (и на самих подсоединяемых.ими электродвигателях) снижается по сравнению с номинальным в большей или меньшей степени. Как правило, если напряже- 40 ние на клеммах электродвигателя, подсоединяемого исправным фидером, падает в указанном случае до (0,8—

0,9) П„ „, то этот электродвигатель переходит в генераторный режим под- 4g питки точки короткого замыкания в соседнем фидере °

Наибольшая вероятность перехода электродвигателей, подсоединяемых исправными фидерами, в генераторный режим подпитки точки короткого.-замыкания имеет место в том случае, если короткое замыкание металлическое и если при этом электродвигатель деФектного фидера расположен несыт близко от распределительного щита, В этом случае падение напряжения меж" ду фазами в точке короткого замыкания весьма мало, что способствует переходу электродвигателей, подсоединяемых исправными фидерами, в генераторный режим подпитки точки короткого замыкания в дефектном фидере.

При этом наименьшая вероятность перехода электродвигателей в . соседних исправных фидерах в генераторный режим для энергосистемы с электродвигателями средней и малой мощности, так как в этом случае площадь сечения фидеров (в том числе и дефектного в данный момент), меньше, чем у фидеров присоединения электродвигателей большой мощности, и поэтому сопротивленйе части фидера от точки короткого замыкания до распределительного щита значительно больше, чем сопротивление межфазного металлического короткого замыкания в точке короткого замыкания.

Таким образом, "посадка" (провал) напряжения на распределительном щите меньше, чем, например, для электро= двигателей большой мощности, при тех же условиях равном расстоянии точки короткого замыкания от распределительного щита и еще меньше, если точка короткого замыкания.в дефектном фидере более удалена от распределительного щита. Поэтому значительно меньше и вероятность перехода электродвигателей соседних исправных Лидеров в генераторный режим подпитки точки короткого замы кания.

Для электросистем с электродвигателями большой мощности ввиду сравнительно с предыдущим малого сопротивления подводящих фидеров вероятность перехода электроднигателей исправных фидерон в геператорный режим подпитки точки короткого замыкания в peheKtHQM фидере значительно выше.

При переходе двигателей в исправных фидерах в генераторный режим подпитки точки короткого замыкания в дефектном фидере ликвидация неисправностей зависит от количества и мощности двигателей, которые подсоединены к генератору заданной мощности, и может предусматривать два пути.

Так как при отключении дефектного фидера перешедшие в генераторный режим подпитки точки короткого замыкания электродвигатели должы автоматически {через переходный процесс) 1467648 перейти снова в двигательный режим, то питаюп1ий сеть генератор должен обеспечить возможность одновременного пуска (запуска) всех двигателей (через большие пусковые токи), что при большом количестве электродвигателей и малом запасе мощности. генератора обеспечить сложно. Поэтому ряд системы защиты предусматривает отключение как дефектного фидера, так и исправного фидера (с последующим повторным включением), у которого двигатель перейдет в генераторный режим подпитки точки короткого замы- 15 кания, Такая система обеспечивает затем последовательный (или групповой) запуск электродвигателей, который не требует от генератора многократных запасов мощности по сравнению с нормальным режимом работы, Таким образом, указанные техничес кие решения удобны, когда необходимо по условиям эксплуатации запитать 25 большое количество двигательной нагрузки., суммарная мощность которой не намного меньше мощности питающего генератора, от заданного генератора или в тех случаях, когда .энер- 30 госистема состоит из электродвигателей средней и малой мощности с длинными фидерами.

Если мощность питающего генератоВ случае возникновения в фидере короткого замыкания сигнал появляется не только на втором входе элемента И 6, но и присутствует на его первом входе, так как изменение величины оперативного тока н измерительной цепи не происходит. Сигнал на выходе блока 3 дифференцированйя (и нульоргана 4) отсутствует, что приводит ра многократно превосходит суммаРную 35 мощность подключенных к нему двигателей и способна обеспечить одновременный запуск всех двигателей, а также в энергосистемах с электродвигателями большой мощности стратегия 4g защиты энергосистемы может быть иной.

В этом случае целесообразно исключить повторный коммутационный запуск электродвигателей, обеспечив отклю— чение только одного — дефектного — 45 фидера, не отключая исправных фидеров, у которых двигатели перешли в генераторный режим.

Устройство работает следующим образом. 50

Непрерывно с помощью датчиков 2, 7 и 8 тока выделяют сигналы, пропорциональные величине оперативного то-. ка и токов промышленной частоты в фазах сети соответственно. Сигнал с выхода датчика 2 оперативного тока непрерывно . дифференцируют и сравнивают с заданным уровнем (в,данном случае с нулем) с помощью нуль-органа 4. Сигнал с выхода нуль-органа 4 через элемент FIF. 5 подают на .первый вход элемента И 6. Сигналы с выхода. датчиков 7 и 8 тока промышленной частоты подают на входы блоков 9 и

I0 уставок, В случае превьппения величиной одного из сигналов с. выходов указанных датчиков 7 и 8 тока уровня, задаваемого уставкой в блоках 9 или

10, на выходе одного (или двух) порогового элемента в указанных блоках возникает сигнал, который поступает на один из входов элемента ИЛИ 11, С выхода элемента ИЛИ 11 сигнал поступает на второй вход элемента И 6, При подключении к сети элек гродвигателя 19 в режиме пускового тока на выходах датчиков 7 и 8 тока по- . являются сигналы, которые могут пре" высить уровень уставок в блоках 9 и 10. Одновременно изменяется по ве-. личине сигнал на выходе датчика 2 тока, что вызывает появление сигнала на выходе блока 3 дифференцирования и, следовательно, на выходе нульоргана 4 (роль которого в данном случае сводится к преобразованию аналогового сигнала с выхода блока

3 дифференцирования в дискретный сигнал, амплитуда которого достаточна для подачи на логические элементы устройства), Сигнал с выхода нульоргана 4 поступает на вход элемента

HF. 5, что вызывает исчезновение сигнала с его выхода.

Таким образом, на втором входе элемента И 6 сигнал присутствует, в то время как на первом его входе отсутствует. Поэтому сигнал на выхрде элемента И 6 ие появляется, .и отклю чение фидера с электродвигателем 19 не происходит.

Сигнал на выходе элемента И 6 отсутствует и в том случае, если сигна лы на выходах датчиков 7 и 8 тока не превышают уровня уставок в блоках

9 и 10, так как отсутствует сигнал и на втором входе элемента И 6.

1467648 к сохранению сигнала на выходе элемента HE 5 °

Одновременно на третьем входе элемента И 6 присутствует сигнал (логи5 ческая единица), так как при коротком замыкании в фидере с электродвигателем 19 изменение направления тока (мощности) не происходит, и полярность сигнала на выходе фазочувстви.- )p тельной схемы в фазочувствительном блоке Х? обеспечивает присутствие на его. выходе логической единицы, Это приводит к тому, что на выходе элемента И 6 появляется сигнал, который )5 поступает на управляемый вход блока

14 отключения, в результате чего отключается фидер с электродвигателем

19.

Отключение других фидеров не про- 2р исходит. Это объясняется следующим образом. Гсли при возникновении ко. роткого замыкания в фидере с электродвигателем 19 присоединяемый какимто другим (соседним) фидером и-й 25 электродвигатель переходит в генера= торный режим (р ежим подпитки точки короткого замыкания в фидере с элек-. тродвигателем 19), то в связи с тем, что устройство для защиты и-го фиде- ЗО ра абсодютно идентично устройству для защиты фидера с электродвигателем

19, на выходе фазочувствительного блока 17-п изменяется полярность сигнала, что обеспечивает перевод логической единицы на выходе фазочувстви-. тельного блока 17-и в логический нуль, который поступает на третий вход элемента И 6-п. Поэтому на выходе элемента И 6-п никакого сигнлла на отключение-блока 14-п отключения не личин этих токов, в том числе для случаев, когда величины этих токов одинаковы, появляется, Не появляется сигнал на отключение на выходе элемента И 6-п и в том случае, если и-й электродвигатель не переходит в укаэанном случае в генераторный режим, т, е. работает нормально, Б этом случае логический нуль присутствует на втором входе элемента И 6-п (с выхода элемента 50

ИЛИ 11-n).

Датчики 7 и 8 тока и датчик 16 напряжения промышленной частоты расположены в начале фидера, т.е. в распределительном щите в непосредственной близости от блока 14 отключения.

При реализации устройства для защиты для исключения пропуска короткого замыкания в случае отсутствия заранее предусмотренной блокировки возможности включения фидера с уже имеющим место межфазным замыканием в устройство могут быть введены дополнительно блок 20 временной задержки и элемент. ИЛИ 21, причем в блок 20 входят последовательно соединенные элемент 22 временной задержки и пороговый элемент 23, Вход блока 20 временной задержки подсоединяется в этом случае к выходу блока 9 уставки одного из датчиков тока промышленной частоты, например датчика 8, а выход - к первому входу логического элемента ИЛИ

21, второй вход которого подсоединяется к выходу логического элемента

И 6. Выход логического элемента ИЛИ

21 подсоединяется к управлямому входу блока 14 отключения.

В случае включения фидера с уже имеющим место коротким (межфазным) замыканием сигнал с выхода указанного блока 9 уставки (порогового элемента) поступает на вход блока 20 временной задержки, но на его выходе появляется только в том случае, если превышение током уровня, задаваемого уставкой, превысит заданное время протекания пускового тока. В этом случае сигнал с выхода блока 20 временной задержки поступает через логический элемент ИЛИ 21 на управляемый вход блока 14 отключения (для отключения фидера).

При отсутствии межфазного заьыкания во включаемом фидере (в момент включения) указанные блоки 20 и 21 на работу устройства защиты влияния не оказывают, Устройство позволяет с высокой селективностью и быстродействием осуществить различение режимов короткого замыкания и пусковых токов независимо от любого соотношения веформула изобретения

Устройство для защиты электрической сети от тока короткого замыкания, содержащее блок искусственной нулевой точки сети и блок искусственной нулевой точки фидера, первые выводы ко1467648

Составитель Л.Воропаева

Редактор В. Петр аш Техред Л. Сердюкова Корректор М,Пожо

Заказ 12О5/50 Тираж 605 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Ужгород, ул. Гагарина, 101 торых предназначены для подключения к трем фазам сети и фидера соответственно, к второму общему выводу блока искусственной нулевой точки сети подключены соединенные последовательно источник напряжения оперативного . тока, датчик оперативного тока, блок ! дифференцирования, нуль-орган, второй вход которого соединен с клеммой для подключения к земле, логический элемент НЕ, выход которого подключен к первому входу элемента И, первый и второй датчики тока промьппленной частоты, первые выводы каждого из которых предназначены для подключения к соответствующей фазе сети в непосредственной близости от блока отключения, а к выходу датчиков тока промьппленной частоты подключены первый и второй блоки уставки соответственно, выходы последних подключены к входам элемента ИЛИ, фильтр-пробку на промышленную частоту сети, один вывод которой подключен к второму общему выводу блока искусственной нулевой точки фидера, а другой вывод — к вто5 рому выводу датчика оперативного тока, датчик напряжения промьш|ленной частоты, два входа которого предназначены для подключения к двум фазам фидера с датчиками тока промьппленной

10 частоты, а выход — к первому входу фазочувствительного блока, второй вход которого соединен с выходом одного из датчиков тока промьппленной частоты, о т л и ч а ю щ е е с я

15 тем, что, с целью повышения селективности защиты электроэнергетических систем с мощными электродвигателями при металлических коротких замыканиях вблизи распределительных щитов, вто 0 рой вход элемента И соединен с выходом элемента ИЛИ, а третий вход — с выходом фазочувствительного блока, выход элемента И соединен с-управляемым входом блока отключения,