Устройство для защиты от короткого замыкания трехфазной электрической сети Советский патент 1987 года по МПК H02H3/38 

Изобретение относится к электро-- технике, в частности к защите трехфазной электрической сети от тока короткого замыкания.

Цель изобретения - повышение надежности функционирования путем увеличения селективности в режимах короткого замыкания и пуска электродвигателя.

На чертеже представлена функциональная схема устройства защиты для электрической сети с генераторной ветвью и одним нагрузочным фидepo f.

Устройство содержит источники 1 и 2 тока контроля и датчики 3-6 контроля тока, установленные в фазах сети, блок 7 дифференцирования, нуль-орган 8, элемент НЕ 9, лер .вый 10 и второй 11 элементы И, датчики 12 - 15 тока промышленной частрты с первого по седьмой блоки 16-22 сравнения, с первого по четвертый бл ки 23 - 26 уставки, первый 27, второ 28 и третий 29 элементы ИЛИ, первый 30 и второй 31 блоки искусственной нулевой точки, фильтр-пробку 32 про- ммшленной частоты сети, первый 33 и второй ЗА пороговые блоки, первый .35 и второй 36 аналоговые ключи, блок 37 присоединения, выключатели 38 и 39 собственно генераторной ветви и нагрузочного фидера. Кроме того, изображена клемма 40, к которой подведено напряжение источника 41 оперативного тока включения, кнопка 42 включения выключателя нагрузочного фидера, один полюс которой объединен с блок-контактом выключателя 39, генератор 43, электродвигатель 44 и блок 45 задержки.

В случае наличия в сети п фидеров с электрическими машинами датчики 4-6 тока контроля, блоки 20 - 22 сравнения третий элемент ИЛИ 29, блок 31 искусственной нулевой точки, первый 33 и второй 34 пороговые блоки, первый 35 и второй 36 аналоговые ключи и блок 37 присоединения, BI-J- полняющие функцию предотвдащения включения неисправного электрического двигателя в защищаемую сеть, объединены условно в виде блока 46. ,Цля случая п фидеров количество блоков 46 соответствует количеспзу фидеров, т.е. равно п.

Первый полюс источника тока контроля через первый блок 30 искусственной нулевой точки подсоединен

к трем фазам сборных шин. Второй полюс источника 1 контроля через последовательно соединенные датчик 3 тока контроля, фильтр - пробку 32 промышленной частоты соединен с нулевыми точками трехфазных электрических машин. Информационный выход датчика 3 тока контроля через блок 7 диффе- ренцировання соединен с первым входом нуль-органа 8, второй вход которого подсоед Д1нен к Земле, а выход через элемент НЕ 9 подсоединен к второму входу элемента И 10, другой вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ 28, а выход - с входом отключения выключателя 39 нагрузочного фидера.

Оба входа второго элемента НЕ-28 соединены с выходами блоков 18 и 19 сравнения, первые входы которых сое- данены с вьпсодами блоков 25 и 26 уставок соответственно, а вторые входы соединены с выходами датчиков 14 и 15 токов промышленной частоты соответственно, включенных в две фазы фидера электрической машины.

Управляюн5ий вход второго аналогового ключа -36, включенного в цепи подачи сигнала включения (клемма 40 - кнопка 42) на выключатель 39, соединен с выходом элемента ИЛИ 29, первый вход которого через первый пороговый блок 33 соерд4нен с выходом четвер- того датчика 6 тока контроля, а второй вход - через второй пороговый блок 34 с выходом седьмого блока 22 сравнения. Первый вход блок 22 сое-, динен с выходом пятого блока 20 срав- нсгния, а второй вход блока 22 сравнения соединен с выходом шестого блока 21 сравнения, первый вход которого .соединен с В1лходом третьего датчика 5 тока контроля, а второй вход - с выходом четвертого датчика 6 тока контроля, Первьй йход пятого блока 20 сравнения соединен с выходом второго датчика 4 тока контроля, в-д-орой вход блока 20 сЫединен с вы- ходом третьего датчика 5 тока контроля .

Для обеспечения наличия разнородных сигналов тока контроля в устройство ввод) второй источник 2 тока контроля. Первый полюс источни- Kai 2 через второй блок 31 искусственной нулевой точки соединен с входами датчиков 4-6 тока контроля выходы которых соединены с соответствующими

3. 1325618

выходами присоединения блока 37, вхо- В случае наличия двухфазного или

однофазного замыкания в намеченной к включению электрической машине,

ды которого подключены к трем фазам фидеров электрического двигателя. .Второй полюс источника 2 тока контроля через первый аналоговый ключ 35 соединен с нулевыми точками контролируемых электрических машин 43 и 44, Управляющий вход первого аналогового ключа 35 соединен с блок-контактом выключателя 39 нагрузочного фидера.

При отсутствии необходимости использования разнородных источников тока контроля источник 2 может быть исключен из схемы. В этом случае вход блока 31 искусственной нулевой точки подключается к первому полюсу источника 1 тока контроля, а вход аналогового ключа 35 - к второму полюсу источника 1.

Устройство работает следующим о.б- разом.

На защищаемую электрическую сеть и отключенные в данный момент времени электрические машины наложены оперативные токи соответственно от первого и второго источников тока контроля . При этом непрерывно с помощью датчиков 4-6 выделяют сигналы.

10

15

20

25

например 44, ток оперативного сигнала, протекающий через один из датчиков тока, например датчик 4 тока, отличается от токов, протекающих через два датчика, например датчики 5 и 6 тока, которые равны или примерно равны между собой. Поэтому на выходе системы из трех элементов 20-22 сравнения появляется сигнал, который проходит через логический элемент ИЛИ 29 в качестве сигнала запрета и вызывает размыкание ключа 36, предотвращая включение электрической машины 44.

При отсутствии аварийного режима после подключения электрической машины, например 44, по сигналу от блок-контакта, находящегося в выключателе 39, размыкается аналоговый ключ 35, который снимает оперативный сигнал от источника 2 тока контроля с подключаемой электрической машины 44, разрывая цепь источника, подсоединенную между нулевой точкой машины и тремя ее фазами. .

Учитывая, что омическое сопротивпропорциональные величинам тока конт- 30 ление фаз статорной обмотки аси хронных двигателей мало, целесообразно для повышения чувствительности различия состояния электрической машины в качестве контрольного тока от источника 2 использовать переменный ток с частотой значительно превышающей промьшшенную, напр имер 1-2 кГц.

роля, наложенным на отключенные от сети электрические машины, например, 44 между их нулевыми токами и фазами При отсутствии аварийного состояния в отключенной электрической ма- шине 44 сигналы иа входах пороговьк элементов 33 и 34 ниже порога их срабатывания и на выходе элемента ИЛИ 29 отсутствует сигнал запрета на включение отключенной от сети электрической машины 44. В результате этого аналоговый ключ 36 находится в нормальном замкнутом состоянии, что обеспечивает прохождение команды на включение намеченной электрической мащины, в данном случае электрической машины 44.

В случае наличия трехфазного короткого замыкания внутри намеченной к включению электрической машины 44 токи контроля,протекающие через датчики 4-6, превышают порог срабатывания порогового элемента 33 в результате чего на выходе элемента ИЛИ 29 появляется сигнал запрета, который вызывает размыкание аналогового ключа 36, исключив возможность включения электрической машины 44.

например 44, ток оперативного сигнала, протекающий через один из датчиков тока, например датчик 4 тока, отличается от токов, протекающих через два датчика, например датчики 5 и 6 тока, которые равны или примерно равны между собой. Поэтому на выходе системы из трех элементов 20-22 сравнения появляется сигнал, который проходит через логический элемент ИЛИ 29 в качестве сигнала запрета и вызывает размыкание ключа 36, предотвращая включение электрической машины 44.

При отсутствии аварийного режима после подключения электрической машины, например 44, по сигналу от блок-контакта, находящегося в выключателе 39, размыкается аналоговый ключ 35, который снимает оперативный сигнал от источника 2 тока контроля с подключаемой электрической машины 44, разрывая цепь источника, подсоединенную между нулевой точкой машины и тремя ее фазами. .

Учитывая, что омическое сопротивление фаз статорной обмотки аси хронных двигателей мало, целесообразно для повышения чувствительности различия состояния электрической машины в качестве контрольного тока от источника 2 использовать переменный ток с частотой значительно превышающей промьшшенную, напр имер 1-2 кГц.

35

5

При подключении к защищаемой сети 40 исправной электрической машины 44 . на нее автоматически оказывается наложенным контрольный ток от источника 1, который может быть выполнен и как источник напряжения постояннр- 45 го.тока, и как источник напряжения переменного тока. В последнем случае как уже указывалось,источник 2 напряжения может быть исключен, а точки его подключения соединены с выходами 5Q источника 1 напряжения. Однако выполнение источника 1 напряжения в качестве источника напряжения переменного тока не всегда целесообразно.

В связи с тем, что одновременно с наложением на отключенные в данный момент электрические машины тока контроля от источника 2 на защищаемую сеть, находящуюся в рабочем соетоянии, наложен контрольный ток от источника 1, датчик 3 оперативного тока, датчики 12 и 13 и другие датчк ки токов промышленной частоты, находящиеся в фазах фидеров сети, непре- рьшно выделяют сигналы, пропорциокаль-- ные соответственно ве.1ичнне тока контроля от источника I и токов про- мьшшенной частоты в фазах генераторной ветви и фидеров, подключенных уже к защищаемой сеги„

Значение тока контроля {или пропорциональная ему величина, лоступа ющее с выхода датчика 3 оперативного тока, непрерывно дифференцируется с помощью блока / дифференцирования и сравнивается с заданным уровнем (в данном случае . с нулем, с ПОМОП ЁЮ .нуль-органа 8;. Сигнал с выхода нуль органа 8 через элемент НЕ 9 подает™ ся на первые входы логических элементов И 10 и II и других относящихся к соответствующим нагрузочным фидерам {не показаны, чтобы не затруд нять восприятие.

Сигналы с выходов датчиков 2 к 13 токов промьшшенной частоты и датчиков токов промьшленной частоты, находящихся в соотБетствутош;их фазах других уж.е подключенных к сети фидеров, подаются на элементы 16 и 37 сравнения (для генераторной гаетви) и элементы сравнения, аналогичные элементам 18 и 19 сравнения для под ключенных уже фидеров соотвгтствен- но и сравниваются с уровня ; -ш, зада, Баемыми блоками 23 и 24 уставок (для генераторной ветви) и блоками уста век, аналогичными блог:ам 25 и 26 уставок, относящимися к уже подключенным фидерам. Сигналы рассогла - сования с выходов указаннык элементов сравнения через элементы ИЛИ 27 (для генераторной ветви и аналогичные элементы ИЛИ 28, относящиеся к подключенным уже фидерам подаются на вторые входы логических ;:элементов И 11 и аналогичных элементов И 10 (для уже включенных фидеров), При подключении к защищаемой сетк какой-либо ненаходящейся в аварийном состоянии электрической 44j в режиме пускового тока на яыкодах датчиков 12-15 появляются сигналы которые могут превысить ,, задаваемые блока 01 уставок, например блока Ф 25 и 26, Одновременно няется по величине сигнал на выходе датчика 3 оперативного токЯо Ч - -гг

256186

вызывает лоявление сигнала на выходе блока 7 дифференцирОБания и, следовательно,, на выходе нуль-органа 8,

5 Сигнал с выхода нуль-органа 8 поступает на вход логического элемента НЕ 9,. что вызывает исчезновение сигнала с его вьпсода. Таким образом, на вторых входах элементов И 0и J1

fO от-сутствует сигнал, в то врегля как ка первом входе элемента 10 сигнал присутствует. Сигнал на выходе эле-, мента И 10 не появляется и отключения электрической машины 44 не

15 происходит

Сигнал на выходе логического элемента И 10 отсутствует также и в том аг.сучае, если сигналы на выходах датчиков 14 и 15 тока промышленной

20 частоты не превьщ1ают уровней блоков 25 и 26 уставок. Аналогично не появляется сигнв Л и на выходе элемента И 1 i .

В случае возникновения в сети,

-5 например на участке подключения

электрической машины 44, режима ко- pcTKOi o заьмкания сигнал появляется не только на втором входе элемента И 10, но н присутствует на первом

30 входе логического элемента И 10j

так как изменение величины тока контроля не происходит, сигнал на выходах блока 7 дифференцирования и нуль- органа 8 отсутствует, что приводит

35 к сохранению сигнала на выходе логического элемента;НЕ 9, Это приводит к тому, что на выходе логического элемента И 10 появляется сигнал, который пост7/пает на управляющий

40 вход отключения выключателя ЗУ, что приводит к отключению неисправног О участка, в данном спучае участка подключения электрической машины 44, Аналогично протекает процесс

45 отключения при возникновении режима короткого замыкания на других участках защищаемой сети, в результате чего обеспечивается достижение поставленной цели,

50

Формула изобретения

Устройство ,аля защиты от короткого замыкания т|:)ехфаэной электричес- 55 кой сетк из сборных шин, генераторной ветви с трехфазным генератором с выведенной нулевой точкой и первым и в7 Орым датчиками тока промьтшенной часЛ оты в двух фазах генераторной

ветви, соединенными последовательо и подключенными через выключатель с управляющим входом отключения геераторной ветви к сборным шинам, и нагрузочного фидера с трехфазным электродвигателем с выведенной нулевой точкой и третьим и четвертым атчиками тока п ромьшшенной частоты в двух фазах нагрузочного фидера, соединенных последовательно и подключенных через выключатель с управяющими входами отключения и включения нагрузочного фидера к сборным пшнам, содержащее первый, второй, третий и четвертый блоки сравнения, первый, второй, третий и четвертый блоки уставки, первый и второй элементы ИЛИ, первый и второй элементы , элемент НЕ, первый блок искусственной нулевой точки, первый источник тока контроля, первый датчик тока контроля, блок дифференцирования, нуль-орган и фильтр-пробку, информационный выход первого, второго, третьего и четвертого датчиков тока цромьпилённой частоты подключен к перому входу соответственно первого, второго, третьего и четвертого блока .сравнения, к второму входу которого подключен выход соответственно первого, второго, третьего и четвер- того блока уставки, выходы первого и второго блока сравнения подключены соответственно к первому и второму входам первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу первого элемента И, выходы третьего и четвертого блока сравнения подключены соответственно к первому и второму входу второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу второго элемента И, второй вход которого объединен с вторым входом первого элемента И и подключен к выходу элемента НЕ, вход первого блока искусственной нулевой точки подключен к сборным шинам, а его выход к первому полюсу первого Источника тока контроля, второй полюс которого через последовательно соединенные первый датчик тока контроля и фильтр-пробку подключен к объединенным нулевым точкам трехфазных электродвигателя и генератора, информационный выход первого датчика тока контроля через последовательно включенный блок дифференцирования подключен к первому входу нуль-органа, второй вход которого подключен

256188

к Земле, выход которого подключен к входу элемента НЕ, а выход второго. элемента И подключен к управляющему входу отключения выключателя нагру- с зочного фидера, источник оперативного тока, отличающееся тем, что, с целью повьщ1ения надежности функционирования путем увеличения селективности в режимах коротко- fO го замыкания и пуска электродвигателя, дополнительно введены второй источник тока контроля, блок присоединения, второй, третий и четвертый датчики .тока контроля, пятый, шестой и седьмой блоки сравнения, первый и второй пороговые блоки, третий элемент ИЛИ, первый и второй аналоговые

0

5

0

выключателя нагрузочного фидера, а также размыкающий блок-контакт-выключателя нагрузочного фидера и блок задержки, вход второго, третьего и четвертого датчика тока контроля через последовательно соединенный блок присоединения подключен соответственно к первому, второму и третьему фазным выводам упомянутого трехфазного электродвигателя, выходы второго третьего и четвертого датчиков тока контроля подключены соответственно к первому, второму и третьему входу второго блока искусственной нулевой точки, выход которого подключен к первому полюсу второго источника тока контроля, второй полюс которого через последовательно соединенный первый аналоговый ключ подключен к упомянутым объединенным нулевым выводам трехфазных электродвигателя и генератора, управляющий вход первого аналогового ключа через размыкающий блок-контакт выключателя нагрузочного фидера подключен к источнику оперативного тока, информационный выход второго датчика тока контроля подключен к первому входу пятого блока сравнения, информационный выход третьего датчика тока контроля подключен к объединенным второму вхо- .

Q ду пятого блока сравнения и первому входу шестого блока сравнения, информационный выхйд четвертого датчика тока контроля подключен к объединенным второму входу шестого блока

5 сравнения и входу первого порогового блока, выходы пятого и шестого блоков сравнения подключены соответственно к первому и второму входам седьмого блока сравнения, выход

5

0

5

91325618IО

которого подключен к входу второго выключателя нагрузочного фидера ттодх- порогового блокаJ выходы первого и 1спючен к источнику рперативного пос- второго пороговых блоков подключены тоянного тока, а выход упомянутого соответственно к первому и второму первого элемента И через последовавходам третьего элемента ИЛИ, уломя тельно соединенный блок задержки

нутый управляющий вход включения вык- подключен к упомянутому управляюще- лючателя нагрузочного фидера через му входу отювоченкя выключателя ге- последовательно соединенные второй нераторной ветви, Налоговый ключ и кнопку Еключенкя

Изобретение относится к электротехнике, а именно к защите трехфазной электрической сети от тока короткого замыкания. Цель изобретения- повьшение надежности функционирования путем увеличения селективности в реяямах короткого замыкания и пуска электродвигателя. Устройство содержит источники 1, 2 оперативного тока контроля, датчики 3-6 тока контроля, установленные в фазах сети, и датчики 12-15 тока промышленной частоты. Устройство содержит также . блок 7 дифференцирования и нуль-орган 8. Повышение надежности дистига- ется путем введения источника 2 тока контроля, блока присоединения 37, дополнительных датчиков 5,6 тока контроля, пятого, шестого и седьмого блоков 20,21,22 сравнения, пороговых блоков 33 и 34, элемента ИЛИ 29, аналоговых ключей 35,36. На сеть одновременно наложены оперативные. токи от источников 1 и 2. Значение тока контроля непрерывно дифференцируется и сравнивается с заданным током уставки. Токи промышленной частоты также непрерывно сравниваются со своими уставками в блоках 20, 21. При отклонении измеренных величин оперативного тока или тока промышленной частоты от уставки формируют сигнал на отключение повреждения. 1 ил. (Л 1) СО- ГС ел 05 00