Устройство для защиты электрической сети от токов короткого замыкания Советский патент 1988 года по МПК H02H3/08 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к

области защи от токов коты электрических сетей роткого замыкания.

Цель изобретения - повьшение на- ; ;ежности функционирования работы Защиты путем обеспечения чувстви- {ельности в режиме возникновения короткого замыкания в сети в момент 10 Подключения фидера -с электродвигателем и короткого замыкания в сети, Имевшего место до этого подключения.

На чертеже приведена функциональная схема устройства.

Устройство содержит источник 1 1 апряжения оперативного тока, датчик t оперативного тока, блок 3 дифферен- 1|ирования, нуль-орган 4, датчики 5--8 toKa промышленной частоты, блоки 9- 20 12 уставки, элементы ИЛИ 13-16, элементы НЕ 17, элемент И-НЕ 18„ элемен- ifH И 19-21, датчик 22 напряжения прр- 1|о шшенной частоты, фазочувствительньй Йлок 23, пороговьй элемент 24, блоки 25 25 и 26 искусственной нулевой точки, резистор 27, фильтр-пробка 28 на про- Фшшенную ч-астоту сети, блоки 29 и ;JO отключения.

Кроме того, на чертеже изображен 30 генератор 31, электродвигатели 32 и 33-.

В качестве оперативного тока может ыть использован либо постоянный, ли- о переменньй ток непромышленной час-

Функционирования устройства основано на том, что в режиме короткого Замыкания для тока оперативного сигнала, подаваемого между общей искус- Q ствеиной нулевой точкой и между искусственной и нулевой точками фидеров :С электродвигателем, сопротивление в цепи протекания оперативного тока не

меняется о,,

45

Для режима же пускового тока, возникающего при подсоединении к защищаемой линии электродвигателя, происходит изменение величины сопротивления в цепи протекания тока оперативного eg сигнала. Это объясняется тем, что подключаемьш фидер (последовательное соединение его искусственной нулевой точки, резистора и фильтра-пробки на

15 3-8

35

либо образует новую ветвь для протекания оперативного тока, еугли к генератору не был подключен еще ни один фидер.

Таким образом, при наступлении режима пускового тока имеется изменение обоих токов, а при поступлении режима короткого замыкания - одного. Это дает возможность различить указанные режимы.

Устройство работает следующим образом.

Непрерывно с помощью датчиков 2,

вьщеляют сигналы, пропорциональные величине оперативного тока и токов промыпшенной частоты в фазах фидеров соответственно. Сигнал на выходе датчика 2 тока непрерывно дифференцируется и сравнивается с заданным уровнем (в данном случае с нулем) с помощью нуль-органа 4 о

Сигнал с выхода нуль-органа 4 че- рез логический элемент НЕ 17 подается на первьм вход элемента И 19. Сигналы с выхода нуль-органа 4 непосредственно поступают и на первый вход элемента И 20. Сигналы с выходов датчиков 5-8 тока поступают на блоки 9-12 уставки соответственно, которые могут быть выполнены в виде пороговых элементов. Сигналы превьщгения заданного уровня с выходов блоков 9 и 10 уставки через элемент ИЛИ 14 поступают на первые входы элементов И 21 и И-НЕ 18. Сигналы превышения заданного уров ня с выходов блоков 11 и 12 уставки через элемент ИЛИ 15 подаются на вторые входы элементов И 21 и И-НЕ 18.

При подключении к электроэнергетической системе какого-либо электродвигателя, например электродвигателя 33, в режиме пускового тока на выходах датчиков 6, 8, 5 и 7 появляются сигналы, которые могут превысить уров ни, задава;емые блоками 9-12 уставки.

Одновременно изменяется по величине сигнал на выходе датчика 2 оперативного тока, что вызывает поянпе- нке сигнала на выходе блока 3 дифференцирования и, следовательно, на выходе нуль-органа (культ-органа 4 в данном случае преобразует аналоговьй сигнал с выхода блока 3 дифференциропромышленную частоту) сети оказывает7с5 вания в дискретный сигнал, амплитуда

ся при включении блока отключения подключенным параллельно к существовавшему до указанного включения сопротивлению в цепи оперативного сигнала

которого достаточна для подачи на логический элемент устройства). Сигнал с выхода нуль-органа 4 поступает на первьй выход элемента И 20 и на вхол

0

0 5

0

Q

,

5

g

5 3-8

5

либо образует новую ветвь для протекания оперативного тока, еугли к генератору не был подключен еще ни один фидер.

Таким образом, при наступлении режима пускового тока имеется изменение обоих токов, а при поступлении режима короткого замыкания - одного. Это дает возможность различить указанные режимы.

Устройство работает следующим образом.

Непрерывно с помощью датчиков 2,

вьщеляют сигналы, пропорциональные величине оперативного тока и токов промыпшенной частоты в фазах фидеров соответственно. Сигнал на выходе датчика 2 тока непрерывно дифференцируется и сравнивается с заданным уровнем (в данном случае с нулем) с помощью нуль-органа 4 о

Сигнал с выхода нуль-органа 4 че- рез логический элемент НЕ 17 подается на первьм вход элемента И 19. Сигналы с выхода нуль-органа 4 непосредственно поступают и на первый вход элемента И 20. Сигналы с выходов датчиков 5-8 тока поступают на блоки 9-12 уставки соответственно, которые могут быть выполнены в виде пороговых элементов. Сигналы превьщгения заданного уровня с выходов блоков 9 и 10 уставки через элемент ИЛИ 14 поступают на первые входы элементов И 21 и И-НЕ 18. Сигналы превышения заданного уровня с выходов блоков 11 и 12 уставки через элемент ИЛИ 15 подаются на вторые входы элементов И 21 и И-НЕ 18.

При подключении к электроэнергетической системе какого-либо электродвигателя, например электродвигателя 33, в режиме пускового тока на выходах датчиков 6, 8, 5 и 7 появляются сигналы, которые могут превысить уровни, задава;емые блоками 9-12 уставки.

Одновременно изменяется по величине сигнал на выходе датчика 2 оперативного тока, что вызывает поянпе- нке сигнала на выходе блока 3 дифференцирования и, следовательно, на выходе нуль-органа (культ-органа 4 в данном случае преобразует аналоговьй сигнал с выхода блока 3 дифференцирокоторого достаточна для подачи на логический элемент устройства). Сигнал с выхода нуль-органа 4 поступает на первьй выход элемента И 20 и на вхол

элемента НЕ 17, что вызывает исчезновение сигнала с его выхода. На втором выходе элемента И 19 присутствует сигнал с выхода элемента И 21,.на входах которого присутствуют сигналы с выходов элементов ИЛИ 14 и 15о Поэтому сигнал на выходе элемента И 19 отсутствует. Отсутствует сигнал и на

случае на выходе фазочувствитольного блока 23, на входы которого поступают сигналы с выхода датчика 22 напряжения промьшшенной частоты и с выхода датчика 7 тока промышленной частоты, под ярность сигнала меняется на обратную, что вызывает срабатывание порогового элемента 24 и появление сиг

Изобретение относится к электротехнике, в частности к защите электрических сетей от токов короткого замыкания. Цель изобретения - повы- шение надежности функционирования работы защиты путем обеспечения чувствительности в режиме возникновения короткого замыкания в сети в момент подключения фидера с электродвигате -- лем и короткого замыкания в сети,. имевшего место до этого подключения. В режиме короткого замыканиЯ; для тока оперативного сигнала, подаваемого между общей искусственной нулевой точкой и искуственными нулевыми точками каждого фидера с электродвигателями, сопротивление в цепи протекания оперативного тока не меняется. Для режима же пускового тока, возникающего при подсоединении к защищаемой линий электродвигателя, происходит из менение величины сопротивления в цепи протекания тока оперативного сигнала. Это объясняется тем, что подключаемый фидер (последовательное со- единени его искусственной нулевой точки, резистора и фильтра-пробки на промьштенную частоту сети) оказывается при включении блока отключения подключенным параллельно к существовавшему до указанного включения сопротивлению в цепи оперативного сиг- рала либо образует новую ветвь для протекания оперативного тока, если к генератору не бьщ подключен еще ни один фвдер. Таким образом, при наступлении режима пускового тока имеется изменение обоих токов, а при наступлении режима короткого замыкания - одного. Это дает возможность различить указанные режимы, 1 з.п. ф-лы, 1 ил. . S (Л с оо со 00

выходе элемента И 20, так как на пер-,п нала на его вькоде. Этот сигнал через

20

30

вом его входе сигнал лрисутствует, а на втором - отсутствует ввиду отсутствия сигналов на первом и втором входах элемента ИЛИ 16. Поэтому- сигнал на отключение на улравляемьй вход jс блока 29 отключения не поступает,

В случае возникновения режима короткого замьжания в фидере с электродвигателем 33, находящемся уже какое- то время в подключенном состоянии, наряду с сигналом на первом входе элемента И 19 появляется сигнал на втором его входе. Поэтому на выходе элемента И 19 появляется сигнал, который через элемент ИЛИ 13 поступает 25 на управляемый вход блока 29 отключения, вызывая отключение фидера с электродвигателем 33.

При возникновении режима короткого замыкания в подключаемом фидере с . электродвигателем 33 непосредственно в момент подключения возможны два варианта.

Если при возникновении короткого замыкания в фидере между датчиками 6 и 5 тока и датчиками 8 и 7 тока электродвигатель 33 не успевает опрокинуться, т,е. перейти в генераторный режим подпитки точки короткого замы кания, в этом случае с выхода элемента ИЛИ 14 на вторые входы элементов: И 21 и И-НЕ 18 сигнал поступает, а с выхода элемента ИЛИ 15 на первые входы элементов И 21 и И-НЕ 18 сигнал не поступает. На выходе элемента И 21 сигнал отсутствует, а на выходе элемента И-НЕ 18 сигнал появляется. Этот сигнал через элемент ИЛИ 16 поступает на второй вход элемента И 20, на первом входе которого появляется сигнал с выхода нуль-органа 4, Поэтому на выходе элемента И 20 появляется сигнал, который через элемент ИЛИ 13 поступает на управляег Ьм вход блока 29 отключения, вызывая отключение, фидера с электродвигателем 33.55

Если электродвигатель 33 успевает перейти в генераторньш режим подпитки точки короткого замыкания, в этом

35

40

45

50

элемент 1Ъ1И 16 поступает на второй вход элемента И 20, на первый вход которого поступает сигнал с выхода нуль-органа 4, На выходе элемента И 20 возникает сигнал, который через элемент ИЛИ 13 поступает на управляемый вход блока 29 отключения, вызывая отключение фидера с электродвигателем 33.

Работа устройства при подключении фидера с электродвигателем 32 происходит аналогично.

Таким образом, обеспечивается отключение фидеров с электродвигателями даже если короткое замыкание в фидере происходит непосредственно в момент его подключения к сети либо коротко е замыкание имело место до этого подключения.

Введение искусственных нулевых точек на каждьй фидер с электродвигателем позволяет распространить защиту и на фидеры с электродвигателями, у которых обмотки статора могут быть соединены треугольником, а при соединении их звездой может быть не выведена нейтраль.

Формула изобретения

0

с

5

5

0

5

0

элемент 1Ъ1И 16 поступает на второй вход элемента И 20, на первый вход которого поступает сигнал с выхода нуль-органа 4, На выходе элемента И 20 возникает сигнал, который через элемент ИЛИ 13 поступает на управляемый вход блока 29 отключения, вызывая отключение фидера с электродвигателем 33.

Работа устройства при подключении фидера с электродвигателем 32 происходит аналогично.

Таким образом, обеспечивается отключение фидеров с электродвигателями даже если короткое замыкание в фидере происходит непосредственно в момент его подключения к сети либо коротко е замыкание имело место до этого подключения.

Введение искусственных нулевых точек на каждьй фидер с электродвигателем позволяет распространить защиту и на фидеры с электродвигателями, у которых обмотки статора могут быть соединены треугольником, а при соединении их звездой может быть не выведена нейтраль.

Формула изобретения

ков тока промьшшеннон частоты подключены первьм и второй блоки уставки соответственно, выходы последних подключены к входам первого элемента ИЛИ, фильтр-пробка на промышленную частоту сети, один вывод которой под- лючен к второму выводу датчика опе- )ативного тока, другой ёывод - к нулевой точке потребителя, о т л и ч а- ю щ е е с Jt тем, что, с целью повышения надежности фyнкIJJ oниpoвaния работы защиты путем обеспечения чувствительности в режиме возникновения короткого замыкания в сети в момент подключения фидера с электродвигателем и короткого замыкания в сети, имевшего место для этого подключения дополнительно введены; два датчика то- Ка промьшшенной частоты, два блока уставки, три элемента ИЛИ, два элемента И, элемент И-НЕ, датчик напря- ф:ения промьгашенной частоты, фазочув- ётвительный блок и пороговый блок, при этом первые выводы третьего и четвертого датчиков тока промьшшенной частоты предназначены для подключения к соответствующей фазе сети в непосредственной близости от клемм электродвигателя, к выходу каждого из указанных датчиков тока промьпштенной Частоты подключены третий и четвертый 0ЛОКИ уставки соответственно, выходы которых подключены к входам второго Элемента ИЛИ, выход которого и выход Лервого элемента ИЛИ соединены с соответствующими входами элемента И-НЕ и второго элемента И, выход последнего соединен с вторым входом

г 0 5 -

5

126

первого элемента И, выход которого через первьм вход третьего элемента ИЛИ соединен с блоком отключения, выход элемента И-НЕ соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого через пороговый блок соединен с выходом фазочувстви- тельного блока, первый вход которого соединен с выходом датчика тока промышленной частоты, первые выводы которого предназначены для подключения к соответствующей фазе сети в непосредственной близости от клемм электродвигателя, второй вход - с выходом датчика напряжения промыпшенной частоты, первьй.вход последнего предназначен для подключения к одноименной фазе с указанньм датчиком тока промьшшенной частоты, второй вход датчика напряжения промьшшенной частоты предназначен для соединения с нулевой точкой потребителя, выход четвертого элемента ИЛИ подключен к первому входу третьего элемента И, второй его вход подключен к выходу нуль-органа, а выход - к второму входу третьего элемента ШШ.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области использования защиты на фидеры с трехфазным электродвигателем с любым соединением обмоток статора, нулевая точка потребителя образована искусственно, соединением трех резисторов в звезду, вьшоды которых предназначены для подключения к трем фазам сети.