Способ защиты трехфазных электроустановок от несимметрии фазных токов

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

О П И С А Н И Е « 505078

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВНДЕТЕЛЬСТВУ (б1) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 13.12.74 (21) 2082500!24-7 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приорптет—

Опубликовано 28.02 76. Бюллетень № 8

Дата опубликования описания 07.01,77 (51) М.Кл.- "Н 02Н 7/08

Государственный комите1

Совета Министров СССР но делом изобретений и открытий (53) УДК 621.316. .g25(088 8) (54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗНЫХ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК

ОТ НЕСИММЕТРИИ ФАЗНЫХ ТОКОВ

Изобретение относится к способам релейной защиты электроустановок, в том числе электродвигателей, от несимметрии фазных токов.

Известен способ защиты электроустановок от несимметрии фазных токов, основанный на выделении и использовании переменной составляющей выпрямленного напряжения на выходе трехфазного выпрямительного моста (ТВМ) и сравнении ее с постоянной составляющей этого же напряжения (Каринский тО. И. и Кравцов С, Е. Принципы выполнения токовых защит с торможением от несимметричных режимов работы трехфазных электроустановок, — «Электротехника», 1971, № 5).

Для защиты электроустановок от несимметрии фазных токов переменную составляющую выпрямленного напряжения используют в качестве рабочей величины, а постоянную составляющую этого же напряжения — в качестве тормозной величины и проводят сравнение этих величин. В «Устройстве для защиты трехфазных электроустановок от несимметрии фазных токов» (авт. cB. № 383153) реализован этот способ защиты.

Однако известный способ имеет ограниченное быстродействие защиты из-за неодинакового по времени изменения уровня переменной и постоянной составляющих при резком симметричном уменьшении тока нагрузки или снижении напряжения питания, например при внешних коротких замыканиях. Постоянные времени цепи выделения переменной составляющей и цепи сглаживания постоянной составляющей выпрямленного напряжения практически невозможно выполнить одинаковыми. Поэтому в зависимости от соотношения постоянных времени этих цепей тормоз10 ная величина (постоянная составляющая) может оказаться меньше рабочей величины (переменной составляющей) и защита ложно срабатывает при резком снижении напряжения питания нли резком набросе нагрузки В связи с этим при таком способе защиты вводят дополнительно выдержку времени. Использование же данного способа для защиты от несимметричных коротких замыканий требует быстродействия для уменьшения воз20 можного ущерба от повреждения и повышения надежности электроснабжения потребителей, питающихся от тех же шин, что и поврежденный элемент.

Особенностью предлагаемого способа яв2б ляется то, что, с целью повышения быстродействия защиты, в течение периода промышленной частоты одновременно дважды сравнивают мгновенное значение выпрямленного напряжения со средним значением того же зо напряжения, принимая в одном случае срав505078

3 ниваемую величину рабочей, а другую — «рмозной, а в другом случае — наоборот. При превышении обеих рабочих величин над тормозными фиксируют несимметрию фазных токов и защищаемую электроустановку откл ючают.

Предлагаемый способ позволяет осуществлять защиту электроустановок от несимметрпн фазных токов, не отстраиваясь по времени от ложного срабатывания при резких изменениях тока нагрузки электроустановки.

Прп резком снижении или увеличении тока нагрузки электроустановки напряжение на выходе трехфазного выпрямительного моста также резко изменяется. Мгновенное значение вьшрямлешюго напряжения меняется почти также резко, как и вызвавшее это изменение напряжение питания или ток нагрузки электроустановки, а среднее значение выпрямленного напряжения из-за сглаживания его конденсатором изменяется менее резко.

На фиг. 1 приведена блок-схема для осущсствеления предлагаемого способа, на фиг.

2 — 5 представлены диаграммы напряжений, поясняющие способ защиты.

Блок-схема содержит датчик 1 входных сигналов, пропорциональных фазным токам; трехфазный выпрямительный мост 2; блок 3 выделения постоянной составляющей и определения уровней этой величины для сравнения; схемы 4 и 5 сравнения; расширители 6 и 7 импульсов и схему «И» 8.

Когда контролируемая электроустановка включена, на входы схем сравнения подают мгновенные значения выпрямленного напряжения и средние значения (постоянные составляющие) выпрямленного напряжения.

Входные сигналы формируют таким образом, что на входе, например, схемы 4 сравнения рабочей величиной является мгновенное значение выпрямленного напряжения, тормозной — постоянная составляющая этого напряжения после блока 3, а на входе схемы 5 рабочей величиной — постоянная составляющая после блока 3, тормозной — мгновенное значение выпрямленного напряжения. В симметричном режиме обеспечивают отношение сравниваемых сигналов так, чтобы тормозные величины были в течение всего периода промышленной частоты больше рабочих и на выходе схем сравнения сигнал отсутствовал.

При несимметрии фазных токов изменяется соотношение между мгновенным значением выпрямленного напряжения и постоянной составляющей этого напряжения. На входах схем сравнения рабочие величины в определенные части периода промышленной частоты оказываются больше тормозных, поэтому на выходах схем сравнения возникают импульсi.ûå сигналы. Расширители б и 7 удлиняют сигналы и при одновременном наличии обоих сигналов на выходах расширителей импульсов схема «И» 8 разрешает срабатывание защиты.

В случае резких изменений напряжения

5 о !

65 питания и нагрузки электроустановки защита не срабатывает, так как одновременное превышение одной рабочей величины над тормозной B двух схемах сравнения невозможно, на схему «И» 8 поступает лишь один сигнал.

На фиг. 2, и показана диаграмма напря>кения на выходе выпрямительного моста

U,„,. в симметричном режиме и постоянная составляющая этого напряжения U„, на фиг.

2, б — сравниваемые сигналы на входе первой схемы сравнения U„,, . где постоянная составляющая является тормозной величиной U„, а мгновенное значение выпрямленного напряжения — рабочей величиной Ур, .

Так как U,, больше U„,, на выходе схемы сравнения сигнала нет, U,„,„= 0 (фиг. 2, s).

Н фиг. 2, г показаны сравниваемые сигналы на входе второй схемы сравнения U„.„,, здесь мгновенное значение выпрямленного напряжения является тормозной величиной U,, а постоянная составляющая — рабочей величиной У„. На выходе этой схемы сравнения также пет сигнала, потому что U больше

U„., U,„, = О, как показано па фиг, 2, д.

В симметричном режиме отсутствует сигнал на срабатывание защиты U, О (фиг. 2, з).

При несимметрии фазных токов напряжение на выходе выпрямительного моста имеет форму, показанную на фиг. 3, а, — U,„,„Íà этой диаграмме показана и постоянная составляющая этого напряжения U„, а на фиг.

3, б — сравниваемые сигналы на входе первой схемы сравнения. Как видно из диаграммы, в определенные моменты времени U„, больше U, В эти моменты на выходе схемы сравнения появляется сигнал U„,„„,, показанный на фиг. 3, в. На входе второй схемы сравнения также имеются моменты, когда

Uð,,,, больше U, (фиг. 3, г). В эти моменты па выходе схемы есть сигнал U, (фиг.

3, д). Так как сигналы U„., и U„... импульсные, то их удлиняют с помощью расширителей импульсов. На выходе расширителей импульсов появляются сигналы Up)r, (фиг.

3, е) и U„„., (фиг. 3, ж) При наличии этих двух сигналов одновременно в течение части периода промышленной частоты срабатывает защита, появляется сигнал U,ð (фиг, 3, з).

На фиг. 4 и 5 показаны дйаграммы напряжений на выходе выпрямительного моста при резких изменениях питающих напряжений или тока нагрузки электроустановки, когда возникают на входах схем сравнения моменты, при которых Uð больше U, (фиг, 4, г — U» или фиг. 5, б — U„, ), В такие моменты на выходе схемы сравнения появляется сигнал U„... (фиг. 4, д) или U,,;„ (фиг. 5, в). Но защита не срабатывает, так как на выходе другой схемы сравнения в это время сигналов о превышении рабочей величины над тормозной не возникает (фиг. 4, в и

5, д). Таким образом, обеспечивается отстройка от ложного срабатывания защиты.

Предлагаемый способ позволяет повысить

505078

1»О8

Ðvã.1 ьи

8п1»

V8»

U8l

V»

8 I

U8c h

1 Ьы»

1 г

12

t 8»г 8ь1» г

УР1» Е

Up р »г

Ucp

»»»иг, 8

U8e1h

Ь8@»!

t у 8 t2

Ут

Vp

8 1 ф » 8 ! 1 г U t1 г

Ckg !

Ur

y Ъв, " . а

М и,р з „8 — ю» t

Щг 5

Ur

U8h

Ъ1»

8 т

Up

vr8i2

Pve. Ф быстродействие защиты при несимметрии фазных токов и несимметричных коротких замыканиях.

Формула изобретения

Способ защиты трехфазных электроустановок от несимметрии фазных токов, основанный на использовании выпрямленного напряжения, пропорционального первичным фаз6 ным токам, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия защиты, одновременно дважды в течение периода промышленной частоты сравнивают мгновенное значение

5 выпрямленного напряжения со средним значением того же напряжения, принимая в одном случае сравниваемую величину рабочей, а другую — тормозной, а в другом случае— наоборот, и при превышении обеих рабочих

i0 величин над тормозными фиксируют несимметрию фазных токов