Устройство для комплексной защиты трехфазного асинхронного электродвигателя Советский патент 1984 года по МПК H02H7/08 

00 О5 4 СО

00 Изобретение относится к релейно защите и может быть использовано для защиты трехфазных асинхронных электродвигателей от внешних и внутренних коротких замыканий и ан мальных режимов. Известны устройства для защиты от междуфазных коротких замыканий, имеющие отстройку от апериодической составляющей тока Cl3. Эти защиты хотя и имеют более высокую чувствительность от междуфазных коротких замыканий, но не решают всего комплекса защит: от обрыва фазы, виткового замыкания и перегруза. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигае мому эффекту является устройство для комплексной защиты трехфазного электродвигателя от внешних и внут ренних коротких замыканий и анормал ных режимов содержащее проме уточные трансформаторы тока в цепях каждой фазы статора двигателя, выходы которых подключены ко входам блоков токовой отсечки и защит от перегрузок, виткового замыкания и обрьта фазы, выходы которых подключены к исполнительному органу через элемент ИЛИ 2. Недостатками данного, устройства являются низкие чувствительность о сечки и быстродействие защитыот ви ковых замыканий. Низкая чувствител ность отсечки объясняется отсутствием отстройки от апериодической составляющей тока статора. Для исключения влияния последней порог срабатывания отсечки необходимо уве личить, что снижает чувствительност отсечки. Наличие апериодической со тавляющей тока статора вызывает поя ление тока обратной последовательности, что приводит к срабатыванию защиты от витковых замыканий. Для исключения ложного отключения электродвигателя наличием апериодичэской составляющей тока при пуске защиту от виткового замыкания необходимо выполнять с вьщержкой времени, равной или больщей времени существования апериодической составля щей тока. В то время как по условию термической стойкости обмотки при витковом замыкании электродвигатель требуется отключить без вьщержки времени. Целью изобретения является повышение чувствительности и быстродействия устройства для комплексной защиты трехфазного асинхронного электродвигателя от внешних и внутренних коротких замыканий и анормальных режимов. Поставленная цель достигается тем, что устройство для комплексной защиты электродвигателя, содержащее промежуточные трансформаторы тока в цепях каждой фазы статора двигателя, выходы которых подключены ко входам блоков токовой отсечки и защиты от перегрузок, виткового замыкания и обрыва фазы, выходы которых подключены к исполнительному органу через элемент ИЛИ, дополнительно введен блок выделения апериодической составляющей тока статора двигателя, вход которого подключен к промежуточным трансформаторам тока, а выход к дополнительным тормозным входам блоков токовой отсечки и защиты от виткового короткого замыкания. На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства. Устройство для комплексной защиты трехфазного асинхронного электродвигателя содержит датчики тока с преобразователем ток-напряжение на выходе на каждзто фазу (промежуточные трансформаторы тока) 1, блок защиты от перегрузки 2, блок токовой отсечки 3, блок защиты от виткового замыкания А, блок защиты от обрыва фазы 5, элемент ИЛИ 6, исполнительньй орган 7 и блок вьщеления апериодической составляющей 8. В состав блока защиты от перегрузки входят преобразующий блок 9, управляемый генератор импульсов 10, накопительная ячейка 11, блок сравнения 12, пороговый элемент 13. Блок токовой отсечки содержит преобразующий блок 9, блок сравнения 14 и пороговый элемент 15. Блоки токовой .отсечки и защиты от перегрузки с элементом ИЛИ образуют максимальную токовую задиту. Блок выделения апериодической составляющей 8 содержит преобразующие блоки положительной 16 и отрицательной 17 полуволны в средневыпрямленное напряжение и блок выделения разности сигналов 18.

Общими блоками для блоков защит- от виткового замыкания 4 и обрыва фазы 5 являются преобразующие блоки в виде формирователей прямоугольных импульсов положительной 19-21 и отрицательной . полярности напряжений, поступающих с датчиков тока 1, измерительные блоки в виде элементов И 25-27 сглаживающих фильтров 28-30 и блока выделения разности между наибольшим и наименьшим из сигналов 31. Кроме того, блок 4 также соде:ржит блок сравнения 32 и пороговый орган с элементом вьвдержки времени 33, а блок защиты от обрыва фазы 5 - блок сравнения 34 и пороговый орган с элементом выдержки времени 35.

Блоки 4 и 5 сэлементом ИЛИ 6 входными блоками образуют защиту от несимметричного режима.

Блоки сравнения 14 и 32 имеют два входа: рабочий, и тормозной. Рабочий вход каждого блока соединен с выходом соответствующего измерительного блока. Тормозной вз{од каждого блока соединен с выходом блока выделения разности сигналов 18. Коэффициенты торможения для блоков сравнения 14 и 32 выбираются из соотношения величин периодической и апериодической составляющих тока двигателя и уточняются при настройке защит.

Устройство работает следующим образом.При пуске электродвигателя, когда в токе статора электродвигателя возникает апериодическая составляю-, щая тока, блок вьщеления апериодической составляющей 8 выделяет сигнал, пропорциональньй величине этой составляющей, который поступает на тормозной вход блоков сравнения 14 и 32 в качестве тормозного сигнала/ Одновременно в блоке преобразования 9 формируется сигналу пропорциональный пусковому току двигателя. Этот сигнал, включающий и сигнал о наличии апериодической составляющей, поступает на рабочий вход блока сравнения 14 и является рабочим сигналом. После взаимодействия рабочего и тормозного сигналов на выходе блока сравнения 14 получается сигнал, пропорциональный периодической составляющей тока двигателя. Одновременно в блоках 19-24 формирование прямоугольных сигналов положительной и отрицательной полярности измерительных блоках 25-30 и блока вьщеления разности наибольшего сигнала 31 выделяется сигнал небаланса, вызванньй наличием в токе двигателя апериодической составляющей. Этот сигнал поступает на рабочий вход блока сравнения 32 и на вход блока сравнения 34 После взаимодействия тормозного сигнала и сигнала небаланса на выходе блока 32 сигнал отсутствует. Сигнал с блока 34. поступает на вход порогового органа обрыва фазы 35 и срабатьтания последнего не вызывает, так как уставка срабатывания его гораздо выше этого сигнала ,

При появлении многофазного или виткового замыкания при отсутствии апериодической составляющей тока на соответствующие блоки 14 и 32 поступает только рабочий -сигнал, STQT сигнал проходит соответствующий блок без всякого торможения и вызывает срабатывание порогового органа.

При появлении двухфазного короткого замыкания в цепи двигателя (этот вид КЗ является несимметричным рабочие сигналы поступают на входы порогового элемента 15 и блоков сравнения 32 и 34. Так как вьщержка времени отсутствует и в блоке токовой отсечки, то первым срабатывает пороговый орган 15 и вьщает сигнал на отключение. Блоки 32 и 34, имеющие вьвдержку времени один - два периода промьшшенной частоты, сигнала на отключение выдать не успевают.

При наличии перегрузки двигателя сигнал с блока 9 поступает на вход блока 10, вызывая появление импульсов, частота которых возрастает с увеличением тока перегрузки. Эти сигналы поступают на вход накопительной ячейки 11, где, н апливаясь повышают уровень выходного сигнала блока 11, Этот сигнал поступает на вход сравнивающего блок 12 и по истечении времени, соответствующего времени токовой характеристики, превышая установленный уровень вызывает срабатывание порогового элемента 13, Сигнал о срабатывании проходит через элемент ИЛИ 6 на вход выходного органа 7,

Таким образом, введение в устройсво для комплексной защиты трехфазного асинхронного электродвигателя

УСТРОЙСТВО ЩШ КОМГОШКСНОЙ ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ от внешних и внутренних коротких замыканий и анормальных режимов, содержащее промежуточные трансформаторы тока в цепях каждой фазы статора двигателя, выходы которых подключены ко входам блоков токовой отсечки и защиты от перегрузок, виткового замыкания и обрыва фазы, выходы которых подключены к исполнительноь}у органу через элемент ИЛИ, отличающееся тем, что, с целью повьпаения быстродействия и чувствительности, в него дополнительно введен блок выделения апериодической составляющей тока статора двигателя, вход которого подключен к промежуточным трансфорс маторам тока, а выход - к дополнительным тормозным входам блоков то(Л ковой отсечки и защиты от виткового короткого замыкания.