Устройство для токовой защиты электродвигателя от междуфазных коротких замыканий

 

Использование: в электроэнергетике. Сущность изобретения: введение в устройство элемента И с одним прямым и двумя инверсными входами, элемента ИЛИ и третьего токового реле, включенного на сумму токов трансформаторов тока фаз А и С со стороны ввода питания и фазы В со стороны нулевых выводов электродвигателя, позволяет снизить металлоемкость устройства защиты . 5 ил.

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (я)5 Н 02 Н 7/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

:1 (21) 4903968/07 (22) 22,01.91, (46) 23,10.92, Бюл. М 39 (71) Павлодарский индустриальный институт (72) M.ß,Êëåöåëü, В,В.Мусин, А.Н.Метельский, В.Е.Поляков и Ж.Р.Алишев (56) Федосеев А.М. Релейная защита электрических систем, М,: Энергия, 1976, с. 560.

Чернобровов И.В. Релейная защита. М„

Энергия, 1974, с. 680.

Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к технике релейной защиты, и может быть использовано в качестве защиты электродвигателя от междуфазных коротких замыканий (K3).

Известно (1) устройство для максимальной токовой защиты электродвигателя, содержащее трансформаторы тока со стороны ввода питания электродвигателя и токовое реле. Его недостатком является недостаточная чувствительность к междуфазным К3 в обмотке статора электродвигателя.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является (2) устройство для токовой защиты электродвигателя от междуфазных коротких замыканий, содержащее первый и второй трансформаторы тока, устанавливаемые со стороны ввода питания в фазах А и

С соответственно и третий трансформатор тока, устанавливаемый со стороны нулевых выводов, первое токовое реле с замыкающим контактом, включенное во вторичную

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ОТ МЕЖДУФАЗНЫХ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ (57) Использование: в электроэнергетике.

Сущность изобретения: введение в устройство элемента И с одним прямым и двумя инверсными входами, элемента ИЛИ и третьего токового реле, включенного на суммутоков трансформаторов тока фаз А и С со стороны ввода питания и фазы В со стороны нулевых выводов электродвигателя, позволяет снизить металлоемкость устройства защиты. 5 ил. цепь первого трансформатора тока, второ токовое реле с замыкающим контак1ом исполнительный элемент. В практике эксплуатации получили распространение защиты, выполненные в двухфазном исполнении, т,е. для ее реализации требуется четыре трансформатора тока и два дифференциальных реле. Установка трансформаторов тока в фазах А и С со стороны нулевых выводов усложняет конструкцию электродвигателя.

Цель изобретения — снижение металлоемкости.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для токовой защиты электродвигателя от междуфазных коротких замыканий, содержа <ее первый и второй трансформаторы тока, устанавливаемые со стороны ввода питания в фазах А и С соответственно и третий трансформатор тока, устанавливаемый со стороны нулевых выводов, первое токовое реле с замыкающим контактом, включенное во вторичную цепь

1771031 6 = 2 + 13 + 14. ср.б = Котс иб

ЗО

Icp,5= Котс 2 IH ср.7 = Котс 2 IH первого трансформатора тока, второе токовое реле с замыкающим контактом, исполнительный элемент, дополнительно введены третье токовое реле с замыкающим контактом и элементы И и ИЛИ, причем третий трансформатор тока, предназначен для установки в фазе 8, второе токовое реле подключено во вторичную цепь второго трансформатора тока, третье токовое реле включено на сумму токов трансформаторов тока, замыкающие контакты первого и второго токовых реле цодключены к прямому и первому инверсному входам олемента И, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ, замыкающий контакт третьего токового реле подключен Ко второму инверсному входу элемента И и второму входу элемента ИЛИ, выход последнего подключен к входу исполнительного элемента.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство, в отличие от прототипа содержит дополнительно третье токовое реле, элемент И с одним прямым и двумя инверсными входами и элемент ИЛИ, причем третье токовое реле включается на сумму токов трансформаторов тока фаз А и С со стороны ввода питания и фазы В со стороны нулевых выводов электродвигателя. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна". . Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что трансформаторы тока, реле, элемент И

С ОДНИМ ПРЯМЫМ И ДВУМЯ ИНВЕРСНЫМИ ВХО" дами, элемент ИЛИ широко известны. Однако, при их введении в указанной связи, предлагаемое устройство проявляет новые свойства, что приводит к экономии числа трансформаторов тока и упрощению конструкции электродвигателя. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия", На фиг. 1 изображена схема устройства для защиты электродвигателя от междуфазных коротких замыканий, где 1 — электродвигатель; 2-4 — трансформаторы тока; 5, 6, 7 — реле, причем реле 5. 7 подключены последовательно в цепи трансформаторов тока фазы А со стороны ввода и фазы В со стороны нулевых выводов соответственно, реле 6 включено на сумму токов трансформаторов тока фаз А и С со стороны ввода и фазы В со стороны нулевых выводов электродвигателя i, На фиг. 2 приведена логическая часть предлагаемого устройства защиты, где 5, 6, 7 — контакты реле; 8 — элемент И с одним прямым и двумя инверсными входами, 9— элемент ИЛИ.

На фиг. Э приведена векторная диаграмма токов при КЗ внутри электродвигателя между фазами А и В; на фиг, 4 — то же, между фазами А и.С; на фиг, 5- то же, между фазами А, В, С.

Рассмотрим работу устройства.

8 нормальном режиме работы электродвигателя I по реле 6 протекает геометрическая сумма вторичных токов трансформаторов тока 2, 3. 4, которые равны по величине и сдвинуты по фазе на угол

120о, В случае одинаковых характеристик намагничивания и вторичных нагрузок трансформаторов тока эта сумма равна нулю. Однако, в связи с неидентичностью трансформаторов тока по реле 6 протекает ток небаланса, поэтому, для исключения ложной работы, ток срабатывания реле 6: где Котс — коэффициент отстройки;

iH6 — ток небаланса.

По реле 5 и 7 протекают вторичные токи трансформаторов тока 2 и 3 соответственно (вторичные токи нагрузки фаз А и Б), однако они не срабатывают, т.к. их токи срабатывания отстроейы от двойного номинального тока (максимального тока в неповрежденной фазе при подпитке электродвигателем внешнего двухфазного КЗ) Следовательно, защита в нормальном режиме не срабатывает.

При пуске, самозапуске и внешнем трехфазном КЗ токи в фазах А, В, С электродвигателя 1 равны по величине и сдвинуты на угол 120 . Однако эти токи будут превышать по величине токи подпитки в несколько раз, поэтому реле 5 и 7 сработают и замкнут свои контакты, а реле 6 не сработает, Следовательно, защита не сработает, т.к. ни на одном из входов элемента 9 ИЛИ сигнал не появляется. При понижении токов в фазах до значения 2 IH защита ложно не срабатывает, т,K. разомкнутся контакты 5 и, 7„а контакты 6 будут по-прежнему разомкнуты (см, фиг, 2), 1771031!

6 = !2 + l4 l3

10

l5 !5« !н

l7 = l4 «2 !н

I6 = l2 + !3 — l4, !

6 = !2 + !3 + !4

30 ле с замыкающим контактом и элементы И

35!

5 = !2 > 2 !н, !

7= I4 <2 !н

45

При внешнем двухфазном КЗ, например между фазами А и В, в реле 6 протекает ток!

6 = О, так как !3 = l2 + !4 (по первому закону Кирхгофа), à в реле 5 и 7 будут протекать токи . и защита не срабатывает, (т,к. сработали реле 5 и 7). Аналогично ведет себя защита при других внешних двухфазхных КЗ.

При двухфазном КЗ внутри электродвигателя 1, например между фазами А и В, по реле 6 протекает ток; котоРый больше !н6 (cM. фиг. 3). ЗаЩита сРаботает и отключит электродвигатель 1. Аналогично ведет себя защита при замыкании фаз В и С.

При замыкании фаз А и С в реле 6 протекает ток который будет равен нулю. Однако, по реле

5 и 7 будут протекать токи (см. фиг. 4), Реле 5 сработает и замкнет свои контакты, на выходе элемента ИЛИ 9 появляется сигнал на отключение электродвигателя 1.

При трехфазном КЗ внутри электродвигателя 1 по реле 6 протекает ток (см. фиг. 5)

lG = !2+ !3 !4 >!нб

Величина тока l4 в первый момент КЗ будет примерно равна пусковому току, который будет быстро затухать. Но даже если !4- О, то по реле 6 протекает Is - ll2 I !!3 I.

Следовательно, защита сработает и отключит электродвигатель 1.

Таким образом, предлагаемое устройство во всех режимах работы электродвигателя ведет. себя верно. При этом для его выполнения требуется меньшее количество трансформаторов тока со стороны нулевых выводов, а зто в csoe очередь, упрощает конструкцию электродвигателя.

Формуле изобретения

Устройстве для токовой защиты электродвигателя от междуфазных коротких замыканий, содержащее первый и второй трансформаторы тока, устанавливаемые со стороны ввода питания в фазах А и С соответственно, и третий трансформатор тока, устанавливаемый со стороны нулевых вы водов, первое токовое реле с замыкающим контактом, включейное во вторичную цепь первого трансформатора тока, второе токовое реле с замыкающим контактом, исполнительный элемент, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения металлоемкости, дополнительно введены третье токовое реи ИЛИ, причем третий трансформатор тока предназначен для установки в фазе В. второе токовое реле подключено во вторичную цепь второго трансформатора тока, третье токовое реле включено иа сумму токов трансформаторов тока, замыкающие контакты первого и второго токовых реле подключены к прямому и первому инверсному входам элемента И, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ, замыкающий контакт третьего токового реле подключен к втаромуинверсному входу злемента И и второму входу элемента ИЛИ, выход последнего подключен к входу исполнительного элемента.

1771031

ФиГ. 5

Составитель Ж.Алишев

Редактор Т.Куркова Техред М,Моргентал Корректор Н,Милюкова

Заказ 3746 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101