Устройство защиты электромашинного обратимого преобразователя

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в релейной защите судовых электроустановок от внутренних коротких замыканий (к.з.). Техническим результатом решения является расширение области применения - возможность применения для защиты от внутренних к.з. электромашинного обратимого преобразователя. Устройство защиты электромашинного обратимого преобразователя введения содержит устройство направленной токовой защиты с блокировкой, в которое введены дополнительные датчик переменного тока, направленное реле максимального переменного тока, канал блокировки переменного тока, выходного органа, два логических элементов «И» и логический элемент «ИЛИ». 2 ил.

 

Заявляемое техническое решение относится к области электротехники, а именно к релейной защите судовых электроустановок от коротких замыканий (к.з.).

В настоящее время в судовых электроэнергетических системах (ЭЭС) питание ответственных потребителей переменного тока осуществляется от основного источника (синхронный генератор) или от резервного аварийного источника - аккумуляторной батареи (АБ) через электромашинный обратимый преобразователь (МОП). Ответственные потребители постоянного тока в основном питаются от сети переменного тока через МОП, а при его отказе либо аварии в сети переменного тока - от АБ.

Известно устройство максимально-токовой защиты (МТЗ) МОП с помощью двух автоматических выключателей, подключающих МОП к главным распределительным щи-там переменного (ГРЩТ) и постоянного (ГРЩП) тока, и обеспечивающие защиту МОП при к.з. внутри МОП или вне МОП, т.е. в электрораспределительных сетях (Токарев Л.Н. Судовая электротехника и электромеханика/ Токарев Л.Н.- Санкт-Петербург: Береста, 2006, стр. 28-31).

МТЗ МОП, встроенные в автоматические выключатели постоянного и переменного тока, содержат последовательно соединенные максимальный расцепитель тока (РМТ) для защиты от токов к.з., элемент времени (ЭВ) и исполнительный орган (ИО) (Выключатели воздушные автоматические селективные серии ВА71, ВА72, ВА73. Технические условия ТУ16-522.132-77, стр. 7). МТЗ вызывают срабатывание автоматических выключателей при превышении уставок по току и времени их срабатывания.

Недостатком МТЗ МОП, встроенных в автоматические выключатели, является их низкое быстродействие и невысокая чувствительность защиты при к.з. внутри МОП. Быстродействие МТЗ как при внутренних к.з., так и при внешних (в распределительной сети) определяется выдержкой времени на срабатывание с учетом селективности выключателей МОП по отношению к выключателям потребителей и вторичных распределительных щитов. Чувствительность МТЗ автоматических выключателей МОП определяется пусковыми токами электрических машин МОП, работающих в режиме двигателя, которые обычно составляют (5-6) Iном (номинальный ток).

Известно устройство быстродействующей дифференциальной токовой защиты (ДТЗ) переменного тока от внутренних к.з., например, силовых трансформаторов (Федосеев А.В. Релейная защита электрических систем: учебник для ВУЗов. М.: Энергия, 1976, стр. 427-437), содержащее измерительные трансформаторы тока (ТТ), установленные на выводах трансформатора с высокой и низкой стороны, реле токовое дифференциальное, соединенное с выходами ТТ и промежуточное реле, которое воздействуют одновременно на независимые расцепители выключателей, установленных с обеих сторон защищаемого трансформатора без выдержки времени. Принцип действия ДТЗ заключается в том, что в дифференциальном реле сравниваются токи по концам защищаемой зоны (оборудования) и на выходе дифференциального реле сигнал должен быть равен нуля при к.з. вне защищаемой зоны.

Недостатком дифференциальной токовой защиты при ее применении для защиты МОП является невозможность получения нулевого сигнала на выходе дифференциального реле при к.з. вне защищаемой зоны без дополнительных преобразований входных сигналов разного рода тока.

Наиболее близким устройством защиты МОП, принятым за прототип, является устройство направленной токовой защиты с блокировкой типа НТЗБ-02К (http://www.vniir-progress.ru/production/rele/ustrojstva-komplektnye-napravlennoj-tokovoj-zashhity-tipov-ntzb-02k-ntzb-ozk-ntzb-04k/), предназначенное для защиты судовых энергосистем, содержащее датчики постоянного тока ДТ-ЗНК, основной канал (направленное реле максимального тока), имеющий статическую и динамическую уставку срабатывания, канал блокировки, обеспечивающий блокировку основного канала при к.з. вне защищаемой зоны, и снимающий блокировку при уменьшении тока толчком или при изменении направления тока, и выходной орган, воздействующий на независимый расцепитель автоматического выключателя. Для организации зоны защиты необходимо использовать не менее двух устройств защиты, связанных между собой цепями блокировки.

Недостатком устройства защиты НТЗБ-02К является невозможность его использования в цепях переменного тока и необходимость связывать между собой цепями блокировки два или более устройств защиты, размещенных на достаточном расстоянии друг от друга.

Технической проблемой, на решение которой направлено заявленное устройство, является расширение области применения устройства направленной токовой защиты с блокировкой, т.е. возможность ее применения для защиты от внутренних к.з. МОП, который подключается с одной стороны к сети постоянного тока, а с другой стороны - к цепи трехфазного переменного тока.

Техническим результатом является возможность применения устройства направленной токовой защиты с блокировкой для защиты от внутренних к.з. МОП.

Заявленный результат достигается тем, что в устройство, содержащее последова-тельно соединенные датчик постоянного тока (ДТ1) и направленное реле максимального постоянного тока (РМТ1), канал блокировки постоянного тока (КБ1), выходной орган постоянного тока (ВО1), введены последовательно соединенные датчик переменного тока (ДТ2) и направленное реле максимального переменного тока (РМТ2), канал блокировки переменного тока (КБ2), дополнительный выходной орган (ВО2), первый и второй логические элементы «И» и логический элементы «ИЛИ», при этом входы каналов блокировки КБ1 и КБ2 соединены соответственно с выходами датчиков постоянного ДТ1 и переменного тока ДТ2, выходы каналов блокировки соединены соответственно с первыми входа-ми второго и первого логических элементов «И», ко вторым входам логических элементов И1 и И2 подключены соответственно выходы направленных реле максимального тока РМТ1 и РМТ2, выходы логических элементов «И» соединены со входами логического элемента «ИЛИ», выход которого соединен со входами выходных органов устройства защиты.

Блок-схема заявленного устройства защиты МОП (УЗОП) приведена на фигуре 1, где приняты следующие обозначения:

1 - датчик постоянного тока (ДТ1);

2 - направленное реле максимального постоянного тока (РМТ1);

3 - канал блокировки постоянного тока (КБ1);

4 - выходной орган (ВО1);

5 - датчик переменного тока (ДТ2);

6 - направленное реле максимального переменного тока (РМТ2);

7 - канал блокировки переменного тока (КБ2);

8 - дополнительный выходной орган (ВО2);

9 - первый логический элемент «И» И1.

10 - второй логический элемент «И» И2;

11 - логический элемент «ИЛИ».

Устройство защиты МОП (УЗОП) содержит попарно последовательно соединенные датчик постоянного тока (ДТ1) и направленное реле максимального постоянного тока (РМТ1), датчик переменного тока (ДТ2) и направленное реле максимального переменного тока (РМТ2), канал блокировки постоянного тока (КБ1), выходной орган (ВО1), канал блокировки переменного тока (КБ2), дополнительный выходной орган (ВО2), первый и второй логические элементы «И» и логический элементы «ИЛИ». Входы каналов блокировки КБ1 постоянного тока и КБ2 переменного тока соединены соответственно с выходами датчиков постоянного ДТ1 и переменного тока ДТ2, а выходы каналов блокировки соединены с первыми входами соответственно второго и первого логических элементов «И», ко вторым входам логических элементов И1 и И2 подключены соответственно выходы направленных реле максимального тока РМТ1 и РМТ2, выходы логических элементов «И» соединены со входами логического элемента «ИЛИ», выход которого соединен со входами выходных органов ВО1 и ВО2 устройства защиты.

Направленные реле максимального тока РМТ1 и РМТ2 срабатывают (на выходе появляется логическая «1») при направлении тока внутрь защищаемой зоны, каналы блокировки КБ1 и КБ2 срабатывают (на выходе появляется логическая «1» при направлении тока внутрь защищаемой зоны или при скачкообразном уменьшении вытекающего из зоны защиты тока. Зоной защиты является МОП, она ограничена датчиками тока ДТ1 и ДТ2.

На фигуре 2 приведена однолинейная схема подключения УЗОП к судовой энергосистеме. Из рисунка видно, что УЗОП подключено к цепям напряжения со стороны постоянного и переменного тока, токовые цепи подключены датчику постоянного тока ДТ и к измерительным трансформаторам переменного тока ТТ, а с выхода УЗОП сигналы подаются на независимые расцепители выключателей ВОП=и ВОП~.

Возможны два режима работы МОП: в режиме А питание МОП производится со щита ГРЩП, в режиме В - со щита ГРЩТ.

Устройство защиты работает следующим образом:

1. При работе МОП в режиме А и в случае к.з. внутри МОП (в точках К1 или К2) ток на выходе синхронной машины переменного тока (СМ) толчком уменьшается или меняет направление на противоположное (из-за подпитки места к.з. перешедших в генераторный режим двигателей), т.е. МОП вместо генератора переменного тока может стать потребителем и постоянного и переменного тока. В этом случае сработают реле РМТ1 (по прямому назначению) и канал блокировки КБ2 из-за уменьшения тока толчком или изменения направления тока. Схема «И1» получив эти два сигнала вызывает срабатывание схемы «ИЛИ», которая вызывает срабатывание выходных органов ВО1 и ВО2.

2. При направлении рабочего тока на входе и выходе МОП по стрелке В и в случае к.з. внутри МОП (в точках К1 или К2) ток на выходе синхронной машины постоянного тока (МПТ) толчком уменьшается или меняет направление на противоположное (из-за подпитки места к.з. перешедших в генераторный режим двигателей). В этом случае сработают реле РМТ2 (по прямому назначению) и канал блокировки КБ1 из-за уменьшения тока толчком или изменения направления тока. Схема «И2» получив эти два сигнала выдает выходной сигнал на схему «ИЛИ», а от нее на срабатывание выходных органов ВО1 и ВО2.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что защита УЗОП определяет внутреннее к.з. МОП при его питании как переменным, так и постоянным током и срабатывает без выдержки времени. Чувствительность защиты определяется уставками реле РМТ1, РМТ2 и уставками каналов блокировки, равными 0,1 Iном. (Iном. - номинальное значение тока МОП) или диапазоном скачкообразного уменьшения тока в канале блокировки, который может быть, например, как в устройстве НТЗБ-02К:

- уменьшение на величину более 25% от номинального тока, если значение тока нагрузки через ДТ было менее 0,9 Iном;

- уменьшение на величину более 65% от номинального, если значение тока через ДТ было более 0,9 Iном.

В соответствии с ГОСТ РВ 2090-006-2008 для защиты ответственного электрооборудования должна использоваться основная (быстродействующая) и резервная защита. В качестве резервной защиты обычно используется МТЗ, встроенная в автоматический выключатель или внешняя МТЗ. Предлагаемая защита является основной защитой МОП.

Таким образом, для ликвидации к.з. в статорных обмотках машин переменного или постоянного тока МОП, на их выводах, а также на шинах ГРЩ до датчиков ТТ и ДТ (фиг. 2) необходимо мгновенно, без выдержки времени, отключить ВОП~ и ВОП=по следующему алгоритму:

1. При питании ГРЩТ от МОП (режим А): при увеличении потребляемого МОП тока из сети постоянного тока выше расчетной уставки тока к.з. и уменьшении толчком величины переменного тока на выходе МОП или изменении направления тока подать сигналы на отключение выключателей ВОП~ и ВОП=и гашение поля СМ;

2. При питании ГРЩП от МОП (режим В): при увеличении потребляемого МОП тока из сети переменного тока выше расчетной уставки тока к.з. и уменьшении толчком величины постоянного тока на выходе МОП или изменении направления тока подать сигналы на отключение выключателей ВОП~ и ВОП=и гашение поля МПТ.

Такой алгоритм локальной быстродействующей защиты МОП и участков фидеров от МОП до выключателей ВОП~ и ВОП=обеспечит абсолютную селективность и максимальное быстродействие отключения к.з., тогда как защиты выключателей ВОП~ и ВОП=сегодня должны иметь выдержку времени для обеспечения селективности действия по от-ношению к выключателям фидеров (ВФ) при к.з. в точках К3 и достаточно грубую устав-ку срабатывания по току, равную (5-6) Iном.

Устройство защиты электромашинного обратимого преобразователя, включающее в себя последовательно соединенные датчик постоянного тока и направленное реле максимального постоянного тока, канал блокировки постоянного тока и выходной орган, отличающееся тем, что введены последовательно соединенные датчик переменного тока и направленное реле максимального переменного тока, канал блокировки переменного тока и дополнительный выходной орган, первый и второй логические элементы «И» и логический элемент «ИЛИ», при этом входы соответствующих каналов блокировки соединены соответственно с выходами датчиков тока, а выходы соединены соответственно с первыми входами второго и первого логических элементов «И», ко вторым входам элементов «И» подключены соответственно выходы направленного реле максимального тока, выходы логических элементов «И» соединены со входами логического элемента «ИЛИ», выход которого соединен со входами выходных органов устройства защиты.



 

Похожие патенты:

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.

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение быстродействия токовой защиты.

Изобретение относится к устройствам железнодорожной автоматики, а именно к рельсовым цепям. .

Использование: в области электротехники для защиты электрических тяговых двигателей постоянного тока электровоза от аварийных режимов работы, возникающих при коротких замыканиях и бросках напряжения в контактной сети.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в сетях постоянного тока, например, для защиты от токов короткого замыкания. Технический результат заключается в повышении быстродействия защиты.

Изобретение относится к схеме защиты аккумуляторов от внешнего короткого замыкания. Электроустановка содержит прерыватель и источник напряжения постоянного тока.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат, заключающийся в обеспечении селективной работы сети, достигается за счет того, что способ содержит этап измерения DC-напряжения смещения Ud, имеющего полярность и значение, этап определения того, существует ли неисправность короткого замыкания, путем сравнения DC-напряжения смещения Ud с пороговым напряжением смещения Ut и этап идентификации типа неисправности на основании полярности и значения DC-напряжения смещения Ud.

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение надежности восстановления системы постоянного тока после обнаружения перегурузки.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности и безотказности устройства.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах переключения силовых линий постоянного напряжения. Переключатель 100 постоянного напряжения содержит по меньшей мере один прерыватель 120 и коммутаторное устройство, подключенное параллельно прерывателю, при этом коммутаторное устройство содержит конденсаторную схему, состоящую из параллельно соединенных по меньшей мере двух конденсаторных ветвей.

Использование: в области электротехники. Технический результат - обеспечение защиты блока питания от повреждения при уменьшении автоматического выключателя.

Устройство относится к области систем управления силовыми преобразователями. Техническим результатом является повышение точности работы и расширение функциональных возможностей устройства.

Изобретение относится к средствам коммутации силовых энергетических цепей постоянного и переменного тока. Технический результат заключается в упрощении устройства и обеспечении возможности коммутации силовых энергетических цепей постоянного и переменного тока.

Изобретение относится к контролю параметров электротехнического оборудования и электрических сетей, в частности к обеспечению возможности проведения работ по измерению сопротивления изоляции электрических сетей и электропроводки.

Изобретение относится к подаче электроэнергии к электрическим сетям, контактирующим с токоприемниками транспортных средств. Способ мгновенного автоматического повторного включения для выключателей фидеров контактной сети на тяговых подстанциях и постах секционирования, подразумевающий использование цифрового терминала защит фидеров контактной сети постоянного тока, с помощью которого реализуют цикл мгновенного автоматического повторного включения (МАПВ).

Использование: в области электроэнергетики, в системах релейной защиты электроустановки. Технический результат - исключение случаев неправильной работы устройства путем своевременного выявления сверхнормативных отклонений его напряжений срабатывания и возврата, количества электричества импульса режекции и продолжительности задержки срабатывания.

Предлагаемое изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано в коммутируемых источниках питания с защитой от перегрузки по току. Технический результат изобретения - уменьшение времени срабатывания защиты при перегрузке по току, защита нагрузки от выходного напряжения при его значениях выше допустимых, упрощение устройства и увеличение его КПД.

Изобретение относится к электронике. Электронное изолирующее устройство, выполняющее функции изолирования и обеспечения безопасности, содержит модуль изолятора и модуль безопасности.

Использование: в области электротехники. Технический результат – обеспечение компактного функционального модуля среднего напряжения для измерения тока, который имеет высокое сопротивление к воздействию окружающей среды, обладает модульностью при установке датчиков слева или справа от защитного прерывателя цепи и позволяет подавать питание для функционального модуля с правой или левой стороны.
Наверх