Устройство для защиты трехфазного синхронного электродвигателя от внешних и внутренних коротких замыканий и анормальных режимов Советский патент 1983 года по МПК H02H7/08 

Изобретение относится к релейной защите и может быть использовано дл защиты трехфазных синхронных электр двигателей от внешних и внутренних коротких заьоаканий и анормальньох ре жимов , Известно устройство для защиты синхронного электродвигателя от меж дуфаэных коротких и витковых замыка ний, а также от перегрузки 1. Однако такое устройство обладает низкой чувствительностью, которая по каналу Отсечка получается вследстве. того, что ток срабатывания отстраивается от тока самозапус ка, который по величине гораздо бол 1ше внешнего короткого замыкания и пускового тока. Защиту от неполнофазного режима и витковых замыканий осуществляет максимальная токовая защита с большой вьщержкой времени, реагирующая на 30% и более замкнувшихся витков обмоток. Известно устройство для за щиты синхронного электродвигателя от асинхронного режима, использующе фактор изменения фазы тока по овсношению к фазному напряжению 2. Эта защита чувствительна, отстрое на от токов перегрузки, однако не способствует повышению чувствительности и быстродействия других защит например токовой отсечки и защиты о виткового замыкания. Наиболее близким по технической . сущности к изобретению является устройство для защиты трехфазного элект . родвигателя от внешних и внутренних коротких замыканий и анормальных режимов, содержащее промежуточные транс форматоры тока, подключенные к фильт рам тока прямой и обратной последовательности, первый из которых подключен к одному выпрямительному мосту, а другой через разделительный трансформатор - к другому выпрямительному мосту, и три исполнительных реле, одно из которых - с времятоковой характеристикой мгновенного действия - подключено через элементы ИЛИ к обоим выпрямительным мостам, другое - реле перегрузки - подключено к выпрямительному мосту фильтра тока прямой последовательности а третье - чувствительное реле обратной последовательности с зависимой времятоковой характеристикой - подключено к выпрямительному мосту фильтра тока обратной последовательности. В этом устройстве на неполный фазный режим, внешнее и внутреннее ме.зкдуфазное короткое замыкание реагирует первое реле с времятоковой характеристикой мгновенного действия Защиту от перегрузки электродвигателя осуществляет второе реле с завислмой времятоковой характеристикой. Защиту от еитковых замыканий и от других видов несимметрии осуществля-i ет третье исполнительное реле. Указанное устройство обеспечивает комплексную защиту электродвигателя в основном от всех видов повреждений и анормальных режимов 3. Однако в известном устройстве чувствительность отсечки и. защиты от виткового замыкания, а также быстродействие защиты от виткового замыкания являются низкими. Низкая чувствительность объясняется отстройкой тока срабатывания от тока самозапуска, который по величине гораздо больше пускового тока и токавнешнего короткого замыкания, Наличие апериодической составляюзей тока статора при пуске двигателя вызывает появление тока обратной последовательности. Этот ток может вызывать ложное срабатывание защиты от витковых замыканий. При синхронном пуске синхронного двигателя . вследствие несимметрии ротора в токах статора появляется ток обратной последовательности. Этот ток может вызывать срабатывание защиты / от витковых замыканий. Для предотвращения ложного срабатывания .защиты от витковых замыканий tipK асинхгройном пуске необходимо либо увеличить порог ее срабатывания, либо выполнить ее с выдержкой времени, равной или большей времени пуска, хотя по условию термической стойкости обмотки при витковрм замыкании электродвигатель требуется отключать без выдержки временИ|. Цель изобретения - повышение чувствительности, быстродействия и расширения функциональных возможностей устройства для защиты трехфазного синхронного электродвигателя от внешних и внутренних коротких замыканий и анормальных режимов Поставленная цель достигается тем, то устройство, содержащее датчики тока в цепях каждой фазы статора электродвигателя с преобразованием ток - напряжения на выходе, датчик азного напряжения, блоки токовой от-, ечки и защиты от перегрузки, виткоогб замыкания, неполиофазного режиа, входы которых подключены к датчи ам тока, и исполнительный орган, одключенный к выходам указанных 5лоов через элемент ИЛИ, дополнительно набжено блоком защиты от асинхроного режима и - блоком изменения устави/срабатывания, вход которого подлючен к выходу элемента сравнения лока защиты от асинхронного режима, выходы - к входам элементов сравнеия блоков токовой отсечки и защиты т виткового замыкания, входы.блока ащиты от асинхронного режима подключены к датчикам тока и датчикам фазного напряжения, а его выходы через элемент ИЛИ - к исполнительному органу. На чертеже представлена функционал: ная схема предлагаемого устройст ва. Устройство, комплексной защиты трехфазного синхронного электродвигателя содержит датчики тока в цепях каждой фазы статора двигателя с преобразованием тока в напряжение на выходе I, максимальную токовую за1аиту 2 с блоками защиты от перегрузки 3 и токовой отсечки 4, подключенные через элемент ИЛИ 5 с исполнительным органом б, защиты от несимметрично го режима 7 с блоками защит от виткового замыкания 8 и неполнофазного режима 9/ подключенные через элемент ИЛИ 10 с исполнительным органом 6, блок защиты от асинхронного режима 11, подключенного через элемент ИЛИ 12с исполнительным органом б, датчик 13 фазного напряжения и блок 14 изменения уставок ,срабатывания, вход которого подключен к выходу схемы сравнения блока защиты от асинхронного режима 11, а выходы - к входам схемы сравнения блоков токовой отсечки 4 и защиты от виткового замыкания 8. Устройство работает следующим образом. При асинхронном режиме электродвигателя (например, пуск или потеря возбуждения, или выход из асинхронизма) элемент сравнения блока защиты от асинхронного режима 11 выдает сигнал на вход блока 14 изменения устаяок. Последний срабатывает и производит ввод в действие уставки срабатывания первой ступени блоков токовой отсечки 4 и защиты от виткового замыкания 8. При возникновении самозапуска двигателя блок токовой отсечки 4 не срабатывает, так как ток первой ступени отстроен от тока самозапуска. Поступающий на вход блока защиты от виткового замыкания 8 сигнал, пропорциональный суммарному току обратной последовательности вызванному несимметрией статора; ротора и апериодической составляющей тока, срабатывание последнего не вызывает, так как ток уставки срабаты вания первой ступени отстроен от это го тока. При синхронном режиме двигателя . блок 14 измерения уставок включает в действие чувствительные уставки срабатывания второй степени блоков токовой отсечки 4 и з.ащиты виткового замыкания 8. Возникающее короткое замыкание срабатывание блока токовой отсечки 4 при токе, меньшем тока самозапуска. Возникающее витковое короткое замыкание вызывает срабатывание блока заЩиты от виткового замыкания 8 при токе, меньшем суммарного тока обратной последовательности при асинхронном режиме. Для правильной работы блока защиты от неполнофазного режима 9 (обрывфаз) необходимо предусмотреть выдержку времени один-два периода промышленной частоты на случай неодновременного включения фаз выключателем. В качестве введенного в предлагаемое устройство блока изменения (в частности, увеличения) уставок срабатывания блоков токовой отсечки и защиты от виткового замыкания на время асинхронного режима (пуск, потеря возбуждения, выход из синхронизма), управляемого защитой от асинхронного режима, может быть использовано любое устройство, способное при получении сигнала о наличии асинхронного режима автоматически на время этого режима произвести зЪглубление уставок срабатывания блоков тововой отсечки и защиты от виткового замыкания, например устройство, содержащее расширитель импульсов, управляемый ключ, выполненный на транзисто- ре, и исполнительный орган. В качестве исполнительного органа может быть использовано гарконовое реле с размыКаюЩими контактами, которые в синхipoHHOM режиме шунтируют элементы делителей, задающих пороги срабатывания токовой отсчеки и защиты от виткового замыкания. В асинхронном режиме контакты герконового реле размыкаются и дешунтируют элементы указанных делил:елей, благодаря чему пороги срабатывания защит увеличиваются. Таким образом, |Токовая отсечка и защита от витковых замыканий имеют по две ступени: первая действует в асинхронном режкме, вторая в синхронном. .. Ток срабатьтания первой ступени отсечки выбирается по условию отстройки от тока самозапуска электродвигателя в соответствии с выражением: Е. Ток срабатывания второй ступени отсечки - по условию отстройки от тока внешнего короткого замыкания т А& . cii X где Ej - эквивалентная ЭДС питающей системы -ЭДС защищаемого двигателя . в сверхпереходном режиме КЗ. -сверхпереходное индуктивное сопротивление двигателя по продольной ОСИ} -эквивалентное сопротивление питающей системы. Так как JgJ то работа отсечки в синхронном режиме с уставкой я автоматический переход ее на работу с уставкой Jpj в асинхронном режи ме способствует повышению чувствительности блока токовой отсечки. Ток срабатьшания блока защиты от виткового замыкания второй ступени т«в« в синхронном режиме отстраивается по величине от тока вызванного несимметрией двигателя, а по времени - от времени срабатывания отсечек смежных присоединений. Ток первой ступени отстраивается от суммарного тока г вызванного несимметрией статора, ротора и апериодической состав.ляющей тока, т.е. от несимметрии пускового режима, так ,, то работа защиты от виткового замйкания ,« асинхронном режиме с cii автоматический переход ее на работу с уставкой if в асинхронном режиме способ ствует повышению чувствительности и быстродействия защиты от виткового замыкания. Таким образом, введение я комплексную защиту синхронного электродвигателя блока изменения уставок повышает ее чувствительность и быстродействие в целом. В качестве блока защиты от асинхронного режима могут быть применены любые защиты, испольиукщие фактор изменения сдвига по фазе тока по отношению к фазному напряжению при изме нении режима работы электродвигателя. Применение изобретения позволяет защите трехфазного синхронного электродвигателя путем автоматического изменения уставок одновременно в двух защитах повысить чувствительность, быстродействие и расширить функциональные возможности, что снижает объем поврежцения электродвигателя и соответственно сокращает стоимость ремонта и его продолжительность, созцающие значительный экономический эффект.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭМЦИТЫ ТРЕХФАЗНОГО СИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ОТ ВНЕШНИХ И ВНУТРЕННИХ КОРОТКИХ ;/ ЗАМЫКАНИЙ и АНОРМАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ, СОдержащее датчики тока в цепях каждой фазы статора электродвигателя с преобразованием ток - напряжение на выходе, датчик фазного напряжения, бло ки токовой отсечки и зашиты от перегрузки, виткового замыкания, неполнофазного режюта, входы которых подключены к датчикам тока, и исполни- г тельный орган, подключенный к выходам указанных блоков через элемент . ИЛИ, отличаюпееся тем, что, с целью повышения его чувствительности, быстродействия и расширения функциональных возможностей, оно дополнительно снабжено блоком . защиты от асинхронного режима и блоком изменения уставки срабатывания, вход которого подключен к выходу элемента сравнения блока защиты от асинхронного режима, а выходы - к входам элементов сравнения блоков токовой отсечки и защиты от виткового замыкания, входы блока защиты от асинхронного режима подключены к датчикам тока к датчикам фазного напряжения, в его выходы через элемент ИЛИ - к исполнительному органу. сд оо tc о 00