УСТРОЙСТВО АДАПТИВНОЙ ТОКОВОЙ ОТСЕЧКИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ Российский патент 2019 года по МПК H02H7/08 H02H7/09 H02H3/13 

Описание патента на изобретение RU2686081C1

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 Uc., входы которого подключены к напряжению на шинах Uш. и к фазным токам ввода IBB, блок определения фактического значения пускового тока Iп.ф., вход которого подключен к выходу блока определения фактического напряжения питающей сети, блок определения фактического значения тока срабатывания адаптивной токовой отсечки IАТО, 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 Uш. и к фазным токам ввода IBB; входы блока 2 определения фактического значения пускового тока подключены к выходу блока 1 определения фактического значения напряжения сети Uc.; входы блока 3 определения фактического значения тока срабатывания защиты подключены к выходу блока 2 определения фактического пускового тока Iп.ф.; входы блока 4 токовых реле подключены к выходу блока 3 определения тока срабатывания защиты IАТО и к фактическому фазному току в обмотке статора электродвигателя Iф..

На фиг. 2 обозначено: ТТBB - датчики тока ввода (питающей линии к секции шин распределительного устройства); ТТЭД - датчики тока статора на вводах электродвигателя; QBB - вводной выключатель; QЭД - 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 Uc., приложенное за эквивалентным сопротивлением питающей электрической сети. Значение фактического напряжения питающей электрической сети Uс. поступает на вход блока 2 определения фактического значения пускового тока. В блоке 2 определения фактического значения пускового тока производится расчет фактического пускового тока Iп.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 IАТО, который отстраивается от фактического пускового тока Iп.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 Iф., протекающий в обмотке статора электродвигателя в текущем режиме работы сети. Значение тока срабатывания IАТО поступает на второй вход блока 4 токовых реле. В блоке 4 токовых реле происходит сравнение тока срабатывания IАТO с фактическим током Iф. в обмотке статора. Если при КЗ в обмотке статора фактический ток Iф. превышает сформированный в блоке 3 определения тока срабатывания защиты ток срабатывания IАТO, 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.

Похожие патенты RU2686081C1

название год авторы номер документа
Устройство направленной адаптивной токовой отсечки электродвигателей 2021
  • Шабанов Виталий Алексеевич
  • Резник Елена Сергеевна
  • Васильев Петр Игоревич
RU2759512C1
УСТРОЙСТВО ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ С БЛОКИРОВКОЙ ОДНОГО БЛОКА ТОКОВЫХ РЕЛЕ 2019
  • Шабанов Виталий Алексеевич
  • Путинцева Александра Андреевна
  • Алексеев Виктор Юрьевич
RU2699758C1
УСТРОЙСТВО ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ 2017
  • Шабанов Виталий Алексеевич
  • Алексеев Виктор Юрьевич
  • Путинцева Александра Андреевна
RU2654208C1
Устройство для защиты трехфазного синхронного электродвигателя от внешних и внутренних коротких замыканий и анормальных режимов 1981
  • Варфоломеев Егор Павлович
  • Кужеков Станислав Лукьянович
  • Рубан Владимир Лукич
SU1053208A1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗНЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ 1993
  • Забуга А.Ф.
RU2104602C1
Устройство для максимальной токовойзАщиТы ТРЕХфАзНОгО элЕКТРОдВигАТЕля 1979
  • Коваленко Иван Иванович
  • Ольховик Николай Петрович
  • Риман Яков Семенович
SU815820A1
Устройство для комплексной защиты трехфазного синхронного электродвигателя 1983
  • Кужеков Станислав Лукьянович
  • Варфоломеев Егор Павлович
  • Латышева Вера Николаевна
  • Баранова Светлана Павловна
SU1149344A2
УСТРОЙСТВО РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ 1999
  • Поздеев Н.Д.
  • Булычев А.В.
RU2179360C2
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТРАНСФОРМАТОРА, ПОДКЛЮЧЕННОГО К ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ ЧЕРЕЗ ОТДЕЛИТЕЛЬ 1990
  • Милевский А.К.
  • Подзоров О.В.
RU2007006C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТРАНСФОРМАТОРА, ПОДКЛЮЧЕННОГО К ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ ЧЕРЕЗ ОТДЕЛИТЕЛЬ 1990
  • Милевский А.К.
  • Подзоров О.В.
RU2007007C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 686 081 C1

Реферат патента 2019 года 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.

Формула изобретения RU 2 686 081 C1

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.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2019 года RU2686081C1

УСТРОЙСТВО РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ 1999
  • Поздеев Н.Д.
  • Булычев А.В.
RU2179360C2
УСТРОЙСТВО ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ 2017
  • Шабанов Виталий Алексеевич
  • Алексеев Виктор Юрьевич
  • Путинцева Александра Андреевна
RU2654208C1
ИСТОЧНИК ИМПУЛЬСНОГО ПИТАНИЯ 0
SU164467A1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗНЫХ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ 2009
  • Филичев Олег Алексеевич
  • Поздеев Николай Дмитриевич
RU2415504C2
JPS 5698331 A, 07.08.1981
DE 2939938 C2, 30.05.1984
Способ разделения изомеров ненасыщенных -разветвленных карбоновых кислот 1971
  • Берент Нина Ивановна
  • Ермолаева Татьяна Андреевна
  • Рудная Грель Владимировна
  • Лущик Владимир Ильич
  • Смилга Хася Вольфовна
SU463065A1
US 8330407 B2, 11.12.2012
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУФАБРИКАТА ИЗ ЦИРКОНИЕВОГО СПЛАВА И ПРИМЕНЕНИЕ ПОЛУФАБРИКАТА 2004
  • Барбери Пьер
  • Риззи Ноэль
  • Роббе Ксавьер
RU2337177C2

RU 2 686 081 C1

Авторы

Шабанов Виталий Алексеевич

Путинцева Александра Андреевна

Васильев Петр Игоревич

Даты

2019-04-24Публикация

2018-07-23Подача