Устройство для защиты трехфазной установки от анормальных режимов

 

Использование: для защиты трехфазной электроустановки от анормальных режимов. Сущность изобретения: при включении коммутационного аппарата срабатывает тиристор 8, включаются исполнительное реле 10 и реле 19 времени. При появлении любой несимметрии напряжения в сети на выходе фильтра 3 напряжения обратной последовательности появляется напряжение, которое прикладывается на резистор 20 в противофазе с отпирающим напряжением на управляющем электроде тиристора 8. Тиристор 8 запирается, исполнительное реле 10 отключается, своими контактами разрывает цепь питания катушки 6 контактора пускается или замыкает цепь питания отключающей катушки 7 автоматического выключателя, электроустановка 1 обесточивается. Включение коммутационного аппарата на анормальный режим вызывает срабатывание только реле 19 времени, которое действует аналогично исполнительному реле 10. Устройство защиты обеспечивает самоконтроль исправности. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в релейной защите трехфазных электроустановок.

Известно устройство для защиты трехфазного электродвигателя от работы при обрыве и несимметрии фаз питающей сети [1], содержащее датчик аварийных режимов, выполненный на резисторах, одним концом подключенных к магнитному пускателю со стороны электродвигателя, а другим объединенных в звезду с выводами для подключения к клеммам магнитного пускателя, трансформатор, транзисторный усилитель, тиристор управляющего органа и источник питания. В устройстве обеспечивается работа тиристора управляющего органа в открытом состоянии, что повышает помехоустойчивость и обуславливает самоконтроль исправности схемы.

Однако область применения этого устройства ограничена в связи с тем, что оно не может быть использовано в системах с изолированной нейтралью трансформатора, кроме того, параметры защиты могут быть рассчитаны только на определенный уровень питающего напряжения.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство Локтева и Алексеева для защиты трехфазного электродвигателя от анормальных режимов [2] , содержащее коммутационный аппарат с силовыми контактами для включения последовательно в каждый фазный провод электроустановки, фильтр напряжения обратной последовательности, входы которого подключены к клеммам для соединения с фазными выводами электроустановки, тиристор с переменным ограничительным резистором в анодной цепи. В устройстве в качестве датчика анормальных режимов используется фильтр напряжения обратной последовательности, что позволяет использовать его в трехпроводных сетях и при соответствующем подборе элементов при питающих напряжениях различного уровня. Отключение электроустановки происходит при наличии анормального режима посредством последовательного включения двух тиристоров и шунтирования одним из них катушки контактора пускателя.

В случае выхода из строя любого элемента после нарушения контакта, пайки обрыва проводов в схеме этого устройства приводят к тому, что появление анормального режима не вызывает срабатывание защиты, т.е. устройство не обеспечивает функцию самоконтроля исправности. Кроме того, область применения этого устройства ограничена его использованием только с магнитными пускателями, схема управления которых требует соответствующего изменения, что на практике не всегда приемлемо. Использование устройства для отключения совместно с автоматическими выключателями, широко используемыми для управления трехфазными электроустановками, не представляется возможным.

Предлагаемое техническое решение обеспечивает расширение области применения, так как может быть использовано не только как устройство защиты, но и в качестве измерительного прибора несимметрии линейных напряжений и для индикации порядка чередования фаз. Кроме того, обеспечивает самоконтроль исправности.

Поставленная техническая задача решается тем, что устройство для защиты трехфазной электроустановки от анорманых режимов, содержащее коммутационный аппарат с силовыми контактами для включения последовательно в каждый фазный провод электроустановки и возможностью их отключения посредством нулевого либо независимого расцепителя, фильтр напряжения обратной последовательности, входы которого подключены к клеммам для соединения с фазными выводами электроустановки, тиристор с переменным ограничительным резистором в анодной цепи, снабжено реле времени, трехфазным однополупериодным выпрямителем, несимметричной звездой сопротивлений, элементом задержки в виде резистора и конденсатора, переменным резистором, вольтметром, причем входы трехфазного однополупериодного выпрямителя и несимметричной звезды соединены с фазными выводами электроустановки, а между их средними точками включено реле времени с замедлением на замыкание и размыкание, между первым и третьим фазными выводами электроустановки последовательно соединены переменный ограничительный резистор, тиристор и катушка исполнительного реле, элемент задержки в виде конденсатора и резистора через анод-катод первого диода соединен с выводами фильтра напряжения обратной последовательности, управляющий электрод тиристора через катод-анод второго диода, резистор элемента задержки, переменный резистор, катод-анод третьего диода соединен с вторым фазным выводом электроустановки, вольтметр включен на выходе фильтра напряжения обратной последовательности.

Сопоставительный анализ с известными аналогами и прототипом показывает, что заявляемое устройство соответствует критерию "новизна". Изобретение решает следующие функциональные задачи. Введение в устройство реле времени обеспечивает отключение коммутационного аппарата при попытке пуска электроустановки на анормальный режим. Последовательное соединение между первым и третьим фазными выводами электроустановки переменного ограничительного резистора, тиристора и катушки исполнительного реле обеспечивает регулирование тока в цепи тиристор-реле при различных уровнях питающего напряжения и отключение коммутационного аппарата при появлении анормального режима в процессе работы. Выполнение элемента задержки в виде резистора и конденсатора, обеспечивает включение тиристора при нормальном режиме и отключение при анормальном. Включение вольтметра на выходе фильтра напряжения обратной последовательности обеспечивает контроль появления анормального режима и порядка чередования фаз питающей сети.

На чертеже представлена принципиальная схема устройства для защиты трехфазной электроустановки от анормальных режимов.

Устройство содержит коммутационный аппарат с силовыми контактами 2, включенными в каждый фазный провод, фильтр 3 напряжения обратной последовательности с входными выводами, соединенными с клеммами для соединения с фазными выводами электроустановки 1, кнопки "Пуск" 4, "Стоп" 5, катушку 6 дистанционного включения, катушку 7 независимого расцепителя коммутационного аппарата, тиристор 8, в анодную цепь которого включен переменный резистор 9, а в катодную - исполнительное реле 10, зашунтированное диодом 11 и конденсатором 12, трехфазный однополупериодный выпрямитель из диодов 13, 14, 15 и несимметричную звезду сопротивлений 16, 17, 18, входы которых соединены с фазными проводами электроустановки 1, а между средними точками включены реле, 19 времени с замедлением на замыкание и размыкание и катушка 7 независимого расцепителя, элемент задержки в виде резистора 20 и конденсатора 21, включенных на выходе фильтра 3 напряжения обратной последовательности через первый диод 22, переменный резистор 23, соединенный через третий диод 24 с фазным проводом электроустановки 1 и резистором 20, второй диод 25, включенный между резистором 20, конденсатором 21 и управляющим электродом тиристора 8, вольтметр 26, включенный на выходе фильтра напряжения обратной последовательности параллельно элементу задержки. Замыкающий контакт 27 исполнительного реле 10 и размыкающий контакт 28 реле 19 времени соединены параллельно и включены последовательно в цепь питания катушки 6 контактора, а размыкающий контакт 29 реле 10 и замыкающий 30 реле 19 соединены последовательно с катушкой 7 независимого расцепителя. Блок-контакт 31 коммутационного аппарата шунтирует кнопку "Пуск" 4.

Устройство работает следующим образом.

При включении коммутационного аппарата (например, нажатием кнопки "Пуск") замыкаются силовые контакты 2, включается электроустановка 1. Появление напряжения на клеммах электроустановки вызывает срабатывание тиристора 8, включение исполнительного реле 10 и с некоторой задержкой Δ t реле 19 времени. Переключение контактов этих реле не приводит к изменению состояния катушек 6 и 7 (катушка 6 продолжает получать питание через блок-контакт 31, контакт 27, реле 10 и кнопку "Стоп" 5, а цепь катушки 7 независимого расцепителя остается разорванной контактом 29 реле 10). Отпирание тиристора 8 происходит под действием напряжения, снимаемого с резисторов 23 и 20, причем порог срабатывания регулируется переменным резистором 23. Переменный резистор 9 служит для ступенчатого регулирования тока в цепи тиристора 8 и реле 10 при различных уровнях питающего напряжения. Величина резистора 20 подбирается такой, чтобы при появлении анормального режима и соответственно, напряжения на выходе фильтра напряжения обратной последовательности падение напряжения на резисторе 20, приложенное в противофазе с отпирающим напряжением, снимаемым с резистора 23, обеспечивало надежное запирание тиристора 8 и отключение исполнительного реле 10. Выдержка времени на запирание тиристора 8 обеспечивается элементом задержки из конденсатора 21 и резистора 20. При этом в случае применения в качестве коммутационного аппарата магнитного пускателя контактом 27 разрывается цепь питания катушки 6 контактора, а в случае применения автоматичепского выключателя замыкается контакт 29 цепи питания отключающей катушки 7 и коммутационный аппарат отключается.

При включении коммутационного аппарата на анормальной (например, на неполнофазной) режим тиристор 8 не отпирается, реле 10 не срабатывает, а реле 19 времени с задержкой Δ t включается благодаря наличию напряжения между средними точками несимметричной звезды из резисторов 16, 17, 18 и трехфазного однополупериодного выпрямителя из диодов 13, 14, 15. При этом в случае применения магнитного пускателя размыкается контакт 28 и разрывается цепь питания катушки контактора, а в случае применения автоматического выключателя замыкается контакт 30 в цепи отключающей катушки 7 и коммутационный аппарат через промежуток времени Δ t вновь отключается. Включение отключающей катушки 7 параллельно реле 19 времени обусловлено необходимостью подачи на нее питания в случае обрыва любой из фаз питающего напряжения.

Вольтметр 26 служит для показания существующей несимметрии линейных напряжений, наличия анормального режима при повторном включении коммутационного аппарата, а также для определения порядка чередования фаз (прямое А-В-С, В-С-А, С-А-В или обратное А-С-В, С-В-А, В-А-С), т.е. для электродвигателя определяет его направление вращения. Положение переключателя порядка чередования фаз (на чертеже не показан), установленного на входе фильтра 3 напряжения обратной последовательности, определяет направление вращения электродвигателя, а установкой переключателя на обратное чередование фаз проверяет срабатывание устройства защиты. При обратном чередовании фаз напряжение на выходе фильтра напряжения обратной последовательности составляет 1,5 линейного напряжения сети.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗНОЙ УСТАНОВКИ ОТ АНОРМАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ, содержащее коммутационный аппарат с цепью управления и с силовыми контактами для включения последовательно в каждый фазный провод электроустановки, фильтр напряжения обратной последовательности, входы которого подключены к клеммам для соединения с фазными выводами электроустановки, тиристор с переменным ограничительным резистором в анодной цепи, элемент задержки в виде резистора и конденсатора, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено реле времени, трехфазным однополупериодным выпрямителем, несимметричной звездой сопротивлений, переменным резистором, вольтметром, первым, вторым и третьим диодами, причем входы трехфазного однополупериодного выпрямителя и несимметричной звезды соединены с клеммами для подключения к фазным выводам электроустановки, между их средними точками включено реле времени с замедлением на замыкание и размыкание, а выходы через последовательно соединенные замыкающий контакт реле времени и размыкающий контакт исполнительного реле подключены к катушке расцепления коммутационного аппарата, последовательно соединенные переменный ограничительный резистор, тиристор и катушка исполнительного реле подключены к клеммам для соединения с первым и третьим фазными выводами электроустановки, элемент задержки через анод-катод первого диода соединен с выводами фильтра напряжения обратной последовательности, управляющий электрод тиристора через катод-анод второго диода, резистор элемента задержки, переменный резистор, катод-анод третьего диода соединен с клеммой для соединения с вторым фазным выводом электроустановки, вольтметр включен на выходе фильтра напряжения обратной последовательности, при этом замыкающий контакт исполнительного реле и размыкающий контакт реле времени соединены параллельно и включены последовательно в цепь питания катушки контактора, а блок-контакт коммутационного аппарата шунтирует кнопку "Пуск" в цепи включения коммутационного аппарата.

РИСУНКИ

Рисунок 1