Устройство адаптивной токовой отсечки электродвигателей

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в технике релейной защиты в качестве защиты асинхронных электродвигателей. Технический результат - повышение эффективности функционирования защиты электродвигателей за счет повышения чувствительности защиты путем учета фактических значений токов и напряжений, что снижает вероятность выхода электродвигателей из строя и в конечном счете снижает время простоя технологических агрегатов и повышает устойчивость технологических систем. Устройство адаптивной токовой отсечки электродвигателей, содержащее блок токовых реле, первый вход которого подключен к фазному току в обмотке статора электродвигателя, и исполнительный блок, дополнительно содержит блок определения фактического значения напряжения питающей сети, входы которого подключены к напряжению на шинах и к фазным токам ввода, блок определения фактического значения пускового тока, вход которого подключен к выходу блока определения фактического напряжения питающей сети, блок определения фактического значения тока срабатывания адаптивной токовой отсечки, входы которого подключены к выходу блока определения фактического значения пускового тока, а выход подключен ко второму входу блока токовых реле, выход которого подключен к исполнительному блоку. Устройство предназначено для установки в ячейках распределительных устройств трансформаторных подстанций, питающих электродвигатели.

 

Изобретение относится к области электротехники, а именно к технике релейной защиты, к токовым защитам асинхронных электродвигателей от междуфазных коротких замыканий (КЗ).

Известна токовая отсечка электродвигателей, которая при наличии дифференциальной защиты является резервной защитой электродвигателя, а при отсутствии дифференциальной защиты является основной защитой электродвигателя от междуфазных КЗ [Чернобровов Н.Н., Семенов В.А. Релейная защита энергетических систем, 2007, стр. 707].

Недостатком указанного технического решения является низкая чувствительность, обусловленная большим фиксированным значением тока срабатывания, который выбирается с отстройкой от максимально возможных пусковых токов или токов при внешних КЗ.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является устройство токовой защиты (токовая отсечка), содержащее блок токовых реле и исполнительный блок [Корогодский В.И., Кужеков С.Л., Паперно Л.Б. Релейная защита электродвигателей напряжением выше 1 кВ, 1987, стр. 199]. Блок токовых реле содержит токовые реле, исполнительный блок содержит промежуточное реле. Выход исполнительного блока является выходом устройства и действует на отключение выключателя электродвигателя. При КЗ в обмотке статора электродвигателя срабатывают токовые реле и без выдержки времени через исполнительный блок отключают электродвигатель от сети.

Недостатком указанного технического решения является низкая чувствительность, что снижает длину зоны действия и эффективность функционирования устройства. Этот недостаток обусловлен тем, что ток срабатывания и чувствительность защиты определяются в разных режимах работы питающей электрической сети. Такое устройство имеет большое значение тока срабатывания, которое обусловлено необходимостью учитывать максимально возможные токи в обмотке статора при пуске электродвигателя и токи при внешних металлических трехфазных КЗ [Корогодский В.И., Кужеков СЛ., Паперно Л.Б. Релейная защита электродвигателей напряжением выше 1 кВ, 1987, стр. 220]. Для асинхронных электродвигателей ток в обмотке статора при внешних КЗ меньше максимально возможного тока при пуске. Это обусловлено тем, что электродвижущая сила, развиваемая асинхронным двигателем при внешних КЗ, не превышает 90% от номинального напряжения [Голоднов Ю.М. Самозапуск электродвигателей, 1985, стр. 16]. При этом ток срабатывания отстраивается от пусковых токов в максимально возможном режиме питающей сети, в пределе - от паспортных значений пускового тока, который имеет место при бесконечно малом сопротивлении питающей сети.

Задачей изобретения является создание нового устройства адаптивной токовой отсечки электродвигателей с достижением следующего технического результата: повышение эффективности функционирования защиты электродвигателей за счет повышения чувствительности защиты путем учета фактических значений токов и напряжений сети в текущем режиме работы.

Указанная задача решается тем, что устройство адаптивной токовой отсечки электродвигателей, содержащее блок токовых реле, первый вход которого подключен к фазному току в обмотке статора ЭД, и исполнительный блок, дополнительно содержит блок определения фактического значения напряжения питающей сети U_c., входы которого подключены к напряжению на шинах U_ш. и к фазным токам ввода I_BB, блок определения фактического значения пускового тока I_п.ф., вход которого подключен к выходу блока определения фактического напряжения питающей сети, блок определения фактического значения тока срабатывания адаптивной токовой отсечки I_АТО, входы которого подключены к выходу блока определения фактического значения пускового тока, а выход подключен ко второму входу блока токовых реле, выход которого подключен к исполнительному блоку.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства.

На фиг. 2 показана схема подключения устройства к электрической сети и электродвигателю.

Устройство содержит: 1 - блок определения фактического значения напряжения питающей сети; 2 - блок определения фактического значения пускового тока; 3 - блок определения фактического значения тока срабатывания защиты; 4 - блок токовых реле; 5 - исполнительный блок.

Входы блока 1 определения фактического значения напряжения сети подключены к фазному напряжению шин U_ш. и к фазным токам ввода I_BB; входы блока 2 определения фактического значения пускового тока подключены к выходу блока 1 определения фактического значения напряжения сети U_c.; входы блока 3 определения фактического значения тока срабатывания защиты подключены к выходу блока 2 определения фактического пускового тока I_п.ф.; входы блока 4 токовых реле подключены к выходу блока 3 определения тока срабатывания защиты I_АТО и к фактическому фазному току в обмотке статора электродвигателя I_ф..

На фиг. 2 обозначено: ТТ_BB - датчики тока ввода (питающей линии к секции шин распределительного устройства); ТТ_ЭД - датчики тока статора на вводах электродвигателя; Q_BB - вводной выключатель; Q_ЭД - выключатель электродвигателя; Д - двигатель.

Устройство работает следующим образом.

На входы блока 1 определения фактического значения напряжения сети приходят сигналы контролируемых (измеряемых) тока ввода и напряжения на шинах распределительного устройства от датчиков тока на вводе и датчиков напряжения на секции шин соответственно. На выходе блока 1 определения фактического значения напряжения сети с учетом измеренных значений напряжения на секции шин и тока ввода формируется фактическое напряжение питающей электрической сети U_c., приложенное за эквивалентным сопротивлением питающей электрической сети. Значение фактического напряжения питающей электрической сети U_с. поступает на вход блока 2 определения фактического значения пускового тока. В блоке 2 определения фактического значения пускового тока производится расчет фактического пускового тока I_п.ф., который был бы, если пуск ЭД производился бы в текущем режиме работы сети. Значение этого тока поступает на вход блока 3 определения тока срабатывания защиты. В блоке 3 определения тока срабатывания защиты производится расчет тока срабатывания адаптивной токовой отсечки I_АТО, который отстраивается от фактического пускового тока I_п.ф. Если значение фактического пускового тока меньше тока при внешнем КЗ, то ток срабатывания отстраивается от тока при внешнем КЗ, который принимается равным 0,9 номинального пускового тока. На первый вход блока 4 токовых реле поступает фактический ток I_ф., протекающий в обмотке статора электродвигателя в текущем режиме работы сети. Значение тока срабатывания I_АТО поступает на второй вход блока 4 токовых реле. В блоке 4 токовых реле происходит сравнение тока срабатывания I_АТO с фактическим током I_ф. в обмотке статора. Если при КЗ в обмотке статора фактический ток I_ф. превышает сформированный в блоке 3 определения тока срабатывания защиты ток срабатывания I_АТO, то на выходе блока 4 токовых реле формируется сигнал, поступающий на вход исполнительного блока 5, который формирует сигнал на отключение двигателя.

Заявленный технический результат достигается тем, что расчетный ток срабатывания предлагаемого устройства адаптивной токовой отсечки вычисляется (формируется) в зависимости от текущего режима работы сети, и он всегда меньше, чем ток срабатывания известного устройства, в котором ток срабатывания отстраивается от максимально возможного режима работы сети.

Таким образом, по сравнению с прототипом, предлагаемое устройство адаптируется к параметрам сети, что повышает чувствительность, в результате чего повышается длина защищаемой зоны и эффективность функционирования токовых защит. Это снижает вероятность выхода электродвигателей из строя, и, в конечном счете, снижает время простоя технологических агрегатов, повышает устойчивость технологических систем и может найти широкое применение в технике релейной защиты и автоматики.

Предлагаемое устройство предназначено для использования в качестве защиты для асинхронных электродвигателей.

Устройство адаптивной токовой отсечки электродвигателей, содержащее блок токовых реле, первый вход которого подключен к фазному току в обмотке статора электродвигателя, и исполнительный блок, отличающееся тем, что дополнительно содержит блок определения фактического значения напряжения питающей сети, входы которого подключены к напряжению на шинах и к фазным токам ввода, блок определения фактического значения пускового тока, вход которого подключен к выходу блока определения фактического напряжения питающей сети, блок определения фактического значения тока срабатывания адаптивной токовой отсечки, входы которого подключены к выходу блока определения фактического значения пускового тока, а выход подключен ко второму входу блока токовых реле, выход которого подключен к исполнительному блоку.