Устройство для защиты трехфазной электроустановки от несимметричных режимов Советский патент 1988 года по МПК H02H7/00 

Изобретение относится к электротехнике, а более конкретно к релей- ной зашита трехфазных электроустановок, в основном электродвигателей от несимметричных режимов.

Целью изобретения являетс-я повы- шение чувствительности устройства. : На фиг. 1 представлена функцио- |нальная схема устройства; на фиг,2 и 3 - диаграммы напряжения. I Трансформаторы 1 тока подключены рвоими вторичными обмотками к входам |Трехфазного выпрямительного моста 2, Нагруженного на первый резистор 3. Параллельно первому резистору 3 подключен пассивный полосовой фильтр 4, ростоящий из соединенньгх последовательно второго резистора 5 и первого конденсатора 6, последовательно с ко горыми включены соединенные между со Ьой параллельно третий резистор 7 и торой конденсатор 8. Вход нуль-орган через четвертый резистор 10 соединен с выходом трехфазного вьтрями- тельного моста ., а через пятый резистор М с в.ыходом пассивного полосового фильтра 4, представляющим собой точку соединения первого 6 и второго 8 конденсаторов. Выход нуль- органа 9 соединен с входом расширителя 12 импульсов, к выходу которого Ьодключен вход элемента 13 вьздержки временио Выход элемента 13 выдержки времени является выходом -устройства в целомо

Трансформаторы 1 тока для электроустановок, питаемых от системы с заземленной нейтралью, устанавливают ся во всех фазах и в этом случае трефазный выпрямительный мост выполняется с четвертым плечом, куда включается общий нулевой провод вторичных обмоток трансформаторов тока. Для электроустановок, питаемых от ситем с изолированной нейтралью, иранс форматоры 1 тока могут быть установлены в двух фазах, так как ток в общем проводе вторичных обмоток соответствует току фазы, где не установлен трансформатор тока, и форма кривой напряжения на выходе трехфазного вьтрямительного моста в симметричном и несимметричном режимах для этой схемы соответствует форме кривой тог же напряжения для схемы с тремя трансформаторами тока, Сопротивление первого ре-чистора 3 выбирается зна

г

IQ t5 20 25 30 5

.,. 50

5

чительно меньшим сопрот}ГолениГ; на частоте второй гармоники первого 6 и второго 8 конденсаторов, чтобы они не влияли на характер напряжения на вькоде трехфазного выпрямительного моста 2„ Параметры элементов пассивного полосового фильтра 4 - сопротивления второго 5 и третьего 7 резисторов и емкости первого 6 и второго 8 конденсаторов выбираются таким образом, чтобы резонансная частота фильтра 4 соответствовала частоте второй гармоники переменной составляющей напряжения на выходе трехфазного выпрямительного моста 2 (100 Гц при частоте контролируемого тока 50 Гц)„ При этом модуль коэффициента передачи фильтра 4 на частоте второй гармоники максимален, а фазовый сдвиг равен нулю. Нуль-орган 9 срабатьша- ет при отрицательном напряжении на его входе. Сопротивление пятого резистора J1 вьйирается значительно большим, сопротивления третьего ре- зистора 7, чтобы полосовой фильтр 4 работал в режиме, близком к режиму холостого хода, а сопротивление четвертого резистора 10 выбирается так, чтобы в трехфазном симметричном режиме напряжение на входе нуль-органа .9 все время оставалось положительным, т.е. совпадало по знаку с напряжением на выходе трехфазного выпрямительного моста 2. Устройство работает следующим образом, I

В трехфазном симметричном режиме основной гармоникой переменной составляющей напряжения на выходе трехфазного выпрямительного моста 2 является шестая гармоника (ЗОО Гц при частоте входного .тока 50 Гц) Она передается пассивным.полосовым фильтром 4 с ослаблением и со сдвигом по фазе относительно напряжения на входе фильтра 4. Поэтому за счет выбора сопротивления четвертого резистора 10 тормо-зная величина - напряжение вькоде трехфазного выпрямительного моста 2 все время оказьша- ется больше по абсолютному значению рабочей величины - напряжения Ugbix, на вьжоде пассивного полосового фильтра 4. При этом нуль-орган 9 не сра- батьшает и не запускает расширитель 12 импульсов, вследствие чего отсутствуют входной и выходно1 1 сигналы

14292

элемента 13 вьщержки времени и устройства в целом. Действие устройства в трехфазном симметричном режиме поясняется временными диаграммамис

напряжений Ug(,|,, Ug,,, ц.и напряжения на выходе нуль-орган 9 U g,,, ,(для наглядности действия нуль-органа рабочая величина U

вык.и

на фиг. 2 показана с изменением полярности, чтоб ее было удобно сравнить с тормозной)

-При возникновении несимметричного режима в напряжении на выходе трехфазного вьтрямительного моста 2 появляется переменная составляющая с второй гармоникой, амплитуда которой на выходе пассивного полосового фильра 4 оказьшаетсз больше амплитуды шестой гармоники при том же уровне пульсации выходного напряжения мое- та 2 в симметричном режиме за счет увеличения коэффициента передачи фильтра 4 на частоте второй гармони:ки. Кроме того, на частоте второй гармоники за счет отсутствия сдвига по фазе между входным и выходным напряжениями пассивного полосового фильтра 4 рабочая величина (в отрицательные полупериоды напряжения второй грамоники) принимает в опре- ленные моменты времени максимальное по амплитуде значение и в эти же моменты времени напряжение на выходе трехфазного выпрямительного моста 2 тормозная величина принимает мини- мальное значение. В крайнем случае несимметрии (при обрьше одной фазы) тормозная величина в течение полу периода промьштенной частоты дважды снижается до нуля, а рабочая вели- чина в эти же моменты времени максимальна. Этим обеспечивается больше напряжение на входе нуль-органа 9 по сравнению с известным устройством, в котором сравниваются усредненные значения рабочей и тормозной величин, благодаря чему повьш1ается чув- ствителъность устройства при малом уровне несимметрии или при низком уровне входных токов о В результате воздействия на нуль-орган 9 рабочей и тормозной величин в определенные моменты времени напряжение на его входе меняет знак с положительного на отрицательный. При этом на выхо- де нуль-органа 9 появляются импульсные сигналы, которые посредством расширителя 12 импульсов превращаются в непрерьшный выходной сигнал

14

запускающий элемент 13 выдержки мени. Действие устройства в крайнем случае несимметрии - обрьше фазы поясняется временными диаграммами напряжений Ug,,, U g,,,, . (фиг. 3).

Если продолжительность несимметричного режима оказьшается больше времени срабатьшания элемента 13 выдержки времени, то через заданное время с момента возникновения этого режима на выходе элемента 13 вьщерж- ки времени появляется сигнал, воздействующий на цепи отключения элект установки. Наличие элемента 13 выдержки времени предотвращает неселективное срабатьшание устройства при кратковременных аварийных внешних несимметричных режимах, вызывающих из-за возникающей при этом несимметрии питающих напряжений несимметрию токов защищаемой электроустановки, а кроме того, исключает возможность ложного срабатьшания устройства при резком симметричном снижении входных токов, например при близком внешнем трехфазном коротком замыкании, когда тормозная величина может снизиться практически до нуля, а рабочая затухает с постоянной времени пассивного полосового фильтра 4 и может оказаться больше тормозной.

Фо рмула изобретения

Устройство для защиты трехфазной электроустановки от несимметричных режимов, содержащее устанавливаемые в контролируемых фазах трансформаторы тока, вторичные обмотки которых через трехфазный выпрямительный мост подключены к первому резистору, вьт- воды которого через фильтр связаны с органом сравнения, о т л и ч а ю- щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности, фильтр подключен параллельно первому резистору и выполнен в виде пассивного полосового фильтра состоящим из соединенных последовательно второго резистора и первого конденсатора, последовательно с которыми включены соединенные между собой параллельно третий резистор и второй конденсатор, и дополнительно введены расширитель импульсов, элемент вьщержки времени, четвертый и пятый резисторы, причем орган сравнения выполнен в виде нуль органа, один вход которого через

четвертый резистор соединен с выходом трехфазного вьтрямительного моста и через пятый резистор с выходом пассивного полосового фильтра, представляющим собой точку соединения первого и второго конденсаторов, второй вход соед1шен с общей тиной, а выход нуль-органа соединен с входом расширителя импу гьсов, к выходу которого подключен вход элемента выдержки времени, выход которого является выходом устройства в целом.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к релейной защите трехфазных электродвигателей от несимметричных режимов Цель изобретения - повьппение чувствительности. Устройство для защиты трехфазной электроустановки от несимметpHMHblx режимов содержит установленные в контролируемых фазах трансформаторы тока 1, вторичные обмотки которых через трехфазный вьтрями- тельный мост 2 нагружены на первый резистор 3, подключенный параллельно первому резистору пассивный полосовой фильтр 4, нуль-орган 9, расширитель импульсов 12, элемент вьщерж- ки времени 13, четвертый 10 и пятый 11 резисторы. Использование изобре-. тения позволяет вьтолнять устройства для зящиты трехфазных электроустановок от несимметричных режимов с большей чувствительностью по сравнению с известными устройствами, что повышает эффективность действия этих устройств в несимметричных режимах. Особенно целесообразно применение данного устройства для защиты электродвигателей при междувитковых замыканиях обмотки фазы статора, когда из-за малого числа замкнувшихся витков несимметрия фазных токов невелика и известные устройства защиты могут быть .нечувствительны. 3 ил. с S (Л С 4 N0 to D

.2

fuz.J