Устройство для защиты трехфазной электроустановки от несимметричных режимов работы Советский патент 1986 года по МПК H02H7/08 

ГчЭ

to

00

со

л:

Изобретение относится к электротехнике и нредназначено для защиты трехфазных нотребителей от несимметричных режимов работы.

Цель изобретения - повышение надежности путем обеспечения защиты как при амплитудной, так и при фазовой несимметрии токов.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие работу устройства в случае симметричного режима (а), при наличии фазовой асимметрии (б). При наличии амплитудной асимметрии фазных токов (в); на фиг. 3 - одна из возможных реализаций устройства.

Устройство защиты трехфазной нагрузки от несимметричного режима работы содержит датчики 1-3 тока, установленные в каждой фазе сит, сети, первые выходы которых подключены к средней точке источника 4 питания, с вторыми выходами которых непосредственно связаны входы компараторов 5-7, выходами подключенных к входам логического блока 8 преобразования прямоугольных импульсов в постоянный уровень, связанного с исполнительным органом 9, причем вторые входы компараторов 5-7 подключены к выходу блока 10 формирования опорного напряжения, который своими входами подключен к датчикам 1-3 тока первой, второй и третьей фаз, при этом блок 10 формирования опорного напряжения выполнен на выпрямителях 11 -13 первой, второй и третьей фаз, конденсаторе 14, потенциометре 15, источнике 16 напряжения начального смещения, выпрямители 11 -13 первой, второй и третьей фаз своими входами подключены к вторым выводам датчиков 1-3 тока первой, второй и третьей фаз соответственно, выходы выпрямителей 11 -13 первой, второй и третьей фаз соединены между собой и подключены к конденсатору 14 и нотенциометру 15, вторые выводы которых подключены к источнику 16 напряжения начального смещения, подключенного к средней точке источника питания, движок потенциометра 15 подключен к вторым входам компараторов 5-7 первой, второй и третьей фаз. Питание на устройство подается ключом 17.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии ключ 17 разомкнут, питание на устройство не подано, трехфазная нагрузка от сети отключена. При замыкании ключа 17 исполнительный орган производит тестовое подключение нагрузки к сети.

В случае симметричного режима трехфазнОЙ нагрузки, когда токи первой(1А), второй (1в) и третьей (1с) фаз равны по амплитуде и сдвиг между токами каждой последующей фазы по отноще нию к предыдущей ({в по отношению к IA, ic по отношению к IB, Ь по отношению к 1с) составляет 120°

(фиг. 2а), напряжения U|, Ug, Ua на выходе датчиков 1-3 тока первой, второй и третьей фаз соответственно равны по амплитуде и сдвинуты по фазе аналогично фазным тока.м.

Напряжение на конденсаторе 14 равно амплитудному значению напряжений Ui, U2, из. Напряжение U4, снимаемое с движка потенциометра 15 и подаваемое на компараторы 5-7 в качестве опорного, прямо пропорционально напряжению на конденсаторе

14, т.е. амплитуде напряжений Ui, ЬЧ, Оз (считаем напряжение источника 16 напряжения начального смещения маль;м по отношению к U4). Перемещением движка потенциометра 15 напряжение U4 может быть выбрано, например, соответствующим фиг. 2а. В этом случае логический блок 8 выдает на вход исполнительного органа 9 сигнал Ug, например «Лог. О, по которому исполнительный орган 9 удерживает нагрузку подключенной к сети. Если амплитуды токов

0 ii, i изменяются, например увеличиваются, оставаясь равными (изображено пунктиром на фиг. 2а), напряжение на конденсаторе 14, а следовательно, и напряжение U4 пропорционально возрастают, а напряжения Us, Ue, и не претерпевают никаких

изменений, так как нагрузка остается подключенной к сети.

Случай наличия фазовой асимметрии приведен на фиг. 26. В этом случае а.мплитуды токов IA, IB, Ic равны, но фазовые сдвиги нарушены, например так, как показано на фиг. 26. В силу того, что положительные перепады напряжения UT в этом случае совпадают с отрицательными импульсами напряжения Ue, логический блок 8 выдает на вход исполнительного органа 9 сигнал Us, на. пример «Лог. 1, по которому исполнительный орган отключает трехфазную нагрузку от сети. Из фиг. 26 видно, что.симметричное изменение амплитуд токов IA, IB, ic, вызывая пропорциональное изменение напряжений Ui, U2, из и напряжения J, никак не из.меня0 ет напряжений Us, UG, U, а следовательно, не влияет на отключение нагрузки от сети. Перемещая движок потенциометра 15 можно изменять порог срабатывания защиты по фазовому сдвигу и установить его равным любой наперед заданной величине в пределах

5 от О до ±60°. При симметричном изменении амплитуд фазных токов этот пороге не изменяется.

Случай наличия амплитудной асим.метрии приведен на фиг. 2в. Амплитуда одного из токов (например IA) больше амплитуд остальных токов (в1с). В этом случае напряжение на конденсаторе 14 и опорное напряжение определяемся наибольшей из амплитуд токов IA, IB ic (iA на фиг. 2в), вследствие чего положительные и.мпульсы остальных напря жений(1в, ic на фиг. 2в) имеют недостаточную длительность и их положительные перепады совпадают с отрицательными импульсами предыдущих напряжений. Логический

блок преобразования прямоугольных импульсов в постоянный уровень выдает на исполнительный орган сигнал, например «Лог. 1, по которому исполнительный орган отключает трехфазную нагрузку от сети.

Повторное тестовое подключение нагрузки к сети осундествляется размыканием и последующим замыканием ключа 17.

ИсточникШ напряжения начального смещения вырабатывает малой величины (значительно меньще U) постоянное напряжение и служит для установки в исходное состояние компараторов 5-7 и в случае одновременного равенства нули токов JAJe,Ic

На фиг. 3 приведена одна из возможных реализаций устройства.

По сравнению с известным предлагаемое устройство обеспечивает надежную защиту трехфазной нагрузки, потребляемый ток которой изменяется во времени в щироком диапазоне, в частности нагрузкой может быть электродвигатель, пусковой ток которого во .много раз превыщает ток разогнанного состояния. Кроме того, предлагаемое устройство производит отключение нагрузки от сети в случае короткого замыкания в нагрузке, чего известное устройство не обеспечивает.

Формула изобретения

Устройство для защиты трехфазной электроустановки от несимметричных режимов

работы, содержащее датчики тока, включенные первичными обмотками в фазные провода сети,первые выводы вторичных обмоток которых подключены к средней точке источника питания, вторые выводы вторичных обмоток связаны с входами компараторов, выходами подключенных к входам логического блока преобразования прямоугатьных импульсов в постоянный уровень, связанного с исполнительны.м органом, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности путем обеспечения защиты как при амплитудной, так и при фазовой несимметрии токов, оно дополнительно снабжено блоком фор.мирования опорного напряжения, в состав которого входят выпрямитель первой, второй и третьей фаз, конденсатор, потенциометр п источник напряжения начального смещения, причем выпрямители первой, второй и третьей фаз своими входами подключены к вторы.м вывода.м вторпчных обмоток датчиков тока, выходы выпрямителей первой, второй и третьей фаз соединены между собой и подключены к общей точке первых выводов конденсатора и потенциометра, вторые выводы которых объединены и подключены к источнику напряжения начального смещения, подключенного к средней точке источника питания, выход потенциометра подключен к вторым входам компараторов первой, второй и третьей фаз.

к iSHepamopij

Y ts tc

-Г-/

|I1Л HaipL/Зкв

Изобретение относится к области электротехники, а именно к релейной защите электроустановок и может быть использовано для защиты трехфазных потребителей от несимметричных режимов работы. Цель изобретения - повыщение надежности путем обеспечения защиты как при амплитудной, так и при фазовой несимметрии токов. Устройство содержит датчики 1-3 тока всех трех фаз, предназначенные для подключения к фазам питания потребителя. Вторые выходы датчиков I-3 тока подключены к выпрямителям II -13 блока 10 формирования опорного напряжения и через компараторы 5-7 и логический блок 8 преобразования прямоугольных импульсов в постоянный уровень подключены к исполнительному органу 9. Первые выходы датчиков 1-3 присоединены к средней точке источника 4 питания, к которому также присоединен выход источника 16 напряжения н ачального смещения. Повышение надежности достигается введением блока 10 формирования опорного напряжения с кон денсатором 14 и потенциометром 15, подвижный контакт которого присоединен к вто(Л рым входам компараторов 5-7. 3 ил.