Устройство для защиты минимального напряжения группы к электродвигателей

 

Изобретение относится к электротехнике . Цель изобретения - повышение надежности обеспечения самозапуска электродвигателей. При длительной потере питания на общих шинах в процессе группового выбега электродвигателей напряжение снижается до 70% и через 0,5 с первая ступень защиты, состоящая из первого реле минимального напряжения, первого реле времени и первого трехвходового элемента И отключает неответственные электродвигатели с относительно малым маховым моментом . При снижении напряжения до 50% неответственные электродвигатели с большим маховым моментом могут быть отключены , если перейдут из генераторного в двигательный режим с помощью третьей ступени защиты, состоящей из реле двигательного режима, двухвходового элемента И и элемента ИЛИ, поскольку при глубоких длительных посадках напряжения мала вероятность успешного самозапуска. 1 ил. СП С

союз соВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 02 Н 7/08, 3/24

ГОСУДАРСТВ Е ННЫЙ. КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4486843/07 (22) 26.09.88 (46) 07.04.91. Бюл. ¹ 13 (71) Ивановский энергетический институт им. В.И. Ленина (72) В.В. Бурыкин, Г.M. Павлов и В.А. Савельев (53) 621.316,925 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1117769, кл. Н 02 Н 3/24, 1980.

Байтер И.И. Защита и АВР электродвигателей собственных нужд, — M.: Энергия., . 1980, с. 34-36, рис. 6, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ МИНИМАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ГРУППЫ К . ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения — повышение надежности обеспечения самозапуска

Изобретение относится к области релейной защиты и противоаварийной автоматики и может быть использовано для осуществления защиты минимального напряжения электродвигателей, например, системы собственных нужд электростанций и других электроустановок.

Цель изобретения — повышение надежности обеспечения самозапуска электродвигателей, На чертеже представлена структурная схема устройства для защиты минимального напряжения группы К электродвигателей, которые разделень1 на три группы: первая группа! электродвигателей (11, 12, ... 10, (! =

1, 2...), вторая группа m электродвигатлей (21, 22, ...2m), (m = 1, 2...) и третья группа и электродвигателей (31, Зг, ... Зп), (n = 1, 2...): при этом I+ m+ и = К содержащего пускатели по количеству электродвигателей. Каж. Ж » 1640774 А1 электродвигателей. При длительной потере питания на общих шинах в процессе группового выбега электродвигателей напряжение снижается до 70 и через 0,5 с первая ступень защиты, состоящая из первого реле минимального напряжения, первого реле времени и первого трехвходового элемента

И отключает неответственные электродвигатели с относительно малым маховым моментом, При снижении напряжения до 50 неответственные электродвигатели с большим маховь,м моментом могут быть отключены, если перейдут из генераторного в двигательный режим с помощью третьей ступени защиты, состоящей из реле двигательного режима, двухвходового элемента

И и элемента ИЛИ, поскольку при глубоких длительных посадках напряжения мала вероятность успешного самозапуска. 1 ил. дый пускатель (41, 42, ..., 4к} подключает электродвигатель к общей линии 5 питания, подключенной через замыкающие контакты

6 автоматического выключателя 7 к источни- ( ку 8 питания. Первое 9 и второе 10 реле ф минимального напряжения с разными уставками по напряжению срабатывания и третье 11 реле напряжения обратной последовательности с инвертирующим выходом подключены управляющими входами к ли- Ь нии 5 питания. Первое 12 и второе 13 реле времени с разными уставками по времени срабатывания подключены к выходам реле

9 и 10 минимального напряжения соответственно. Устройство содержит трехвходовые первый 14 и второй 15 элементы И, Причем первые входы трехвходовых элементов И 14 и 15 соединены с выходами первого 12 и второго 13 реле времени соответственно.

Вторые входы трехвходовых элементов hLL4

1640774 валу, т. е. те из неответстеенных электро- 40 двигателей, которые при групповом выбеге и тормозят группу ответственных электродвигателей m. В группу m электродвигателей входят ответственные потребители, 45

55 и 15 объединены между собой и подключены через замыкающий блок — контакт f6 автоматического выключателя 7 к клемме 17.

Состояние блок-контакта 16 связано с положением выключателя 7; при отключенном выключателе 7 блок-контакт 16 разомкнут. а при включенном — замкнут. Потенциал клеммы 17 соответствует логической "1".

Третьи входы трехвходовых элементов И 14 и 15 объединены между собой и подключены к инаертирующему выходу реле 11 напряжения обратной последовательности.

Выходы трехаходовых элементов И 14 и 15 соединены с управляющими входами магнитных пускателей 41 и 4д1 соответственно.

Для каждого электродвигателя третьей группы и вводится шестое реле 18 двигательного режима, выполненное в виде реле направления мощности, и двухвходовый элемент ИЛИ 20. Каждое реле 18 включено е рассечку между соответствующим двигателем и его пускателем. Выход реле 18 соеди не н с первым входом двух входового элемента И 19, второй вход которого подключен к выходу nepeoro трехеходового элемента И 14. Выход двухвходового элемента И 19 г1одключен к первому входу элемента ИЛИ 20, второй вход которого соединен с выходом второго трехвходового элемента И 15. Выход элемента ИЛИ 20 подключен к управляющему входу пускателя 4 соответствующего электродвигателя третьей группы и.

В целом защита состоит из трех ступеней, каждая из которых воздействует на отключение своей группь1 электродвигателей

I, m или и. Причем в группу 1 электродвигателей входит часть неотаетственных лотребителей с малым маховым моментом на заведомо переходят в двигательный режим которые в процессе выбега должны оставаться подключенными к общей линии 5 питания, пока существует физическая возможность последующего их успешного разворота, В группу и электродвигателей отобраны те из неответственных потребителей, которые обладают относительно большим моментом инерции на валу и при групповом еыбеге переходят в генераторный режим, способствуя поддержанию напряжения и частоты на более высоком уровне. Первую ступень защиты, действующую на отключение части неответственных потребителей группы l при снижении напряжения до 70% с выдержкой времени 0,5 с, 5

35 составляют элементы: первое реле 9 минимального напряжения, реле 12 времени и первый трехвходоеый элемент И 14. Вторую ступень защиты, действующую на отключение ответственных электродвигателей группа m при снижении напряжения до 50% с выдержкой времени 3 — 9 с, составляют элементы: реле 10 минимального напряжения, реле 13 времени и логический элемент И 15.

Третью ступень защиты, действующую на отключение части неответственных потребителей с относительно большим моментом инерции, составляют элементы: реле 18 двигательного режима, двухвходовый элемент

И 19 и элемент ИЛИ 2О. В качестве реле 18 может быть использовано любое из известных реле направления мощности или же датчик мощности, который уже установлен на электродвигателе. В последнем случае к выходу имеющегося датчика мощности следует подключить нуль — орган, сигнал на выходе которого появляется при изменении знака направления мощности, т. е. при переходе электродвигателя е двигательный режим.

Для пояснения работы устройства рассмотрим несколько характерных режимов.

Первый режим — длительная потеря питания на общих шинах.

В процессе группового выбега электродвигателей напряжение снижается до 70% и спустя 0.5 с первая ступень защиты отключает неответственные электродвигатели с относительно малым маховым моментом на валу. В промежуток времени, когда напряжеwe снижается дальше от 70 до 50%, отобранные неответственные электродвигатели с относительно большим маховым моментом могут оставаться подключенными к общим шинам или могут быть отключены третьей ступенью защиты, состоящей иэ реле18-20 двигательного режима. Срабатывание или несрабатывание третьей ступени определяется направлением мощности электродвигателя, Пока электродвигатель находится в генераторном режиме на выходе реле 18 двигательного режима сигнал отсутствует и электродвигатель остается подключенным к общим шинам, способствуя поддержанию напряжения и частоты, Как только электродвигатель переходит в двигательный режим, на выходе реле 8 двигательного режима появляется сигнал, что приводит к его отключению, При снижении напряжения до

50% с выдержкой времени 3-9с одновременно отключаются как ответственные потребители (второй ступенью защиты), так и оставшиеся до сих пор в работе неответственные электродвигатели с относительно большим маховым моментом (через элемент

1640774

40

ИЛИ 20), поскольку при таких глубоких и длительных посадках напряжения мала вероятность успешного самозапуска.

Второй режим — кратковременная посадка напряжения на общих шинах до уровня ниже 50,(> на время, менее выдержки времени второй ступени (менее 3-9с), Такая ситуация может быть, например, при коротком замыкании на одном из присоединений с последующим отключением поврежденного присоединения. В этом случае срабатывает первая ступень защиты и отключает неответственные электродвигатели с относительно малым маховым моментом (если напряжение остается на уровне ниже 70;, более 0,5с). Функционирование третьей ступени защиты после срабатывания второго реле 12 времени зависит от направления мощности электродвигателей, Если электродвигатель переходит в двигательный режим, то появляется сигнал на выходе реле

18 двигательного режима и он отключается.

Если же электродвигатель находится в генераторном режиме, то реле 18 двигательного режима не срабатывает, а электродвигатель остается подключеннным к общим шинам, способствуя поддержанию напряжения и частоты. Как только напряжение на общих шинах начинает восстанавливаться (например, при отключении короткого замыкания или при подаче напряжения от источника питания после кратковременного отключения), все электродвигатели, которые к этому моменту времени еще оставались в работе, переходят в двигательный режим. При этом срабатывают реле 18 двигательного режима на всех оставшихся в работе неответственных двигателях и они отключаются от общих шин. Ответственные электродвигатели в этом режиме не успевают отключиться (длительность посадки напряжения не превышает выдержку времени второй ступени

3-9 с) и начинают разворачиваться. Таким образом, в описанном режиме ответственные электродвигатели остаются в работе, а запасенная кинематическая энергия неответственных электродвигателей максимально реализуется для и одде ржания .напряжения и частоты на более высоком уровне. С другой стороны, как только напряжение на шинах начинает восстанавливаться, все неответственные электродвигатели отключаются от сети, не препятствуя более быстрому развороту ответственных электродвигателей, В известном устройстве запасенная кинетическая энергия неответственных электродвигателей не реализуется.

Третий режим — посадка напряжения до уровня ниже 70%, но выше 50;ь (например, при внешнем коротком замыкании). В этом случае после отключения первой ступени защиты (через 0,5 с) неответственных электродвигателей с относительно малым маховым моментом функционирование защиты определяется направлением мощности двигателей. До тех пор, пока неответственный электродвигатель с относительно большим маховым моментом находится в генераторном режиме, т. е. поддерживает напряжение и частоту на шинах, реле 18 двигательного режима,не срабатывает;и электродвигатель остается в работе. При переходе электродвигателя в двигательный режим он отключается. То есть, и в этом режиме максимально используется запасенная кинетическая энергия неответственных электродвигателей.

В целом во всех рассмотренных . реально возможных режимах изобретение обла- дает преимуществом по сравнению с известным устройством, обусловленным более рациональным использованием запасенной кинетической энергии неответственных электродвигателей. Так, при групповом выбеге электродвигателей кинетическая энергия неответственных двигателей максимально реализуется для поддержания напряжения и частоты на более высоком по сравнению с известным устройством уровне. С другой стороны, при восстановлении питания шин оставшиеся в работе неответственные электродвигатели отключаются без выдержки времени, не препятствуя развороту ответственных электродвигателей. Использование предлагаемого устройства повышает надежность работы ответственных. потребителей, поскольку создает более благоприятные условия для обеспечения успешного самозапуска ответственных электродвигателей. уменьшает вероятность потери ответственных потребителей и нарушения технологического процесса производства в аварийных режимах, Реализация предлагаемого устройства не требует значительных дополнительных капитальных вложений (например, на установку специальных маховиков для накопления кинетической энергии), поскольку используется кинетическая энергия неответственных двигателей, ранее безвозвратно и бесполезно теряемая, Затраты на элементы реле 18 — 20 двигательного режима, двухвходовый элемент И, элемент ИЛИ незначительны. Кроме того, в качестве реле

18 двигательного режима могут быть использованы уже имеющиеся датчики мощности, Устройство может быть использована в систЕме собственных нужд электростанций, 1640774 а также в других электроустановках промышленных предприятий. Возможность практической реализации предлагаемого устройства, подтверждается экспериментами.

При использовании изобреТения становится возможным часть неответственных агрегатов с относительно большим моментом инерции выделить в отдельную третью гфуппу и полностью реализовать запасенную в них кинетическую энергию для созданля более благоприятных условий успешного разворота ответственных двигателей.

Технико-экономические преимущества предлагаемого устройства по сравнению с известным, обусловленные рациональным использованием запасенной кинетической энергии вращающихся механизмов, заключаются в повышении надежности работы ответственных механизмов, сокращении ущерба от нарушения основного технологического процесса, а также в сокращении ущербов от недоотпуска электроэнергии и внезапного отключения потребителей (a случае использования в системе собственных нужд электростанций).

Формула изобретен ия устройство для защиты минимального напряжения группы k электродвигателей, включающих в себя первую группу t электродвигателей (1.1, 1г, ..., 1t), (! = 1, 2...), вторую группу m электродвигателей 21, 2z, ..., 2 ), (rn

= 1, 2...,) и третью группу и электродвигателей(31. 32, ..., Зп), (n = 1,2...), причем1+ m+ и = k, содержащее пускатели по количеству электродвигателей, при асом силовые контакты пускателей предназначены для подключения первыми выводами к фазным проводам электродвигателей, а вторыми — к клеммам для соединения с питающей линией, подключенной через силовые контакты автоматического выключателя к источнику питания, первое и второе реле минимального напряжения с разными уставками по нап ряжению срабатывания, реле напряжения обратной последовательности с инвертирующим выходом, первое и второе реле времени с разными уставками по времени срабатывания и трехвходовые первый и второй элементы И, причем первое, второе реле минимального напряжения и реле напряже5 ния обратной последовательности управляющими входами подключены к питающей линии, выход первого реле минимального напряжения соединен с управляющим входом первого реле времени, выходом соеди10 ненного с первым входом первого трехвходового элемента И, выход второго реле минимального напряжения соединен с управляющим входом второго реле времени, выходом соединенного с первым входом

15 второго трехвходового элемента И, вторые входы первого и второго трехвходовых элементов И объединены и через замыкающий блок — контакт автоматического выключателя соединены с клеммой, потенциал которой соответствует логической "1", а третьи входы трехвходовых элементов И соединены с

20 инвертирующим выходом реле напряжения обратной последовательности, при этом управляющие входы пускателей первой и второй групп защищаемых элктродвигателей соединены с первыми выходами первого и второго трехвходовых элементов И соответственно, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности обеспечения самозапуска электродвигателей, в устройство введены для каждого электродвигателя третьей группы реле двигательного режима

30 третьей группы реле двигательного режима управляющими входами соединено с фазными выводами электродвигателя, а выходом — с первым входом двухвходового элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого трехвходового элемента

И, выход двухвходового элемента И соединен с первым входом двухвходового элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго трехвходового элемента

И, при этом выход двухвходового элемента

ИЛИ соединен с управляющим входом пускателя электродвигателя третьей группы, 40

45 в виде реле направления мощности, двухвходовый элемент И, двухвходовый элемент

35 ИЛИ, при этом у каждого электродвигателя

1640774

Составитель В.Орлов

Редактор B.Бугренкова Техред M.Mîðãåêòàë Корректор Л.Пилипенко

Заказ 1020 Тираж 392 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. ужгород, ул.Гагарина, 101