Устройство для защиты минимального напряжения группы к электродвигателей Советский патент 1991 года по МПК H02H7/08 H02H3/24 

Изобретение относится к области релейной защиты и противоаварийной автоматики и может быть использовано для осуществления защиты минимального напряжения электродвигателей, например, системы собственных нужд электростанций и других электроустановок.

Цель изобретения - повышение надежности обеспечения самозапуска электродвигателей,

На чертеже представлена структурная схема устройства для защиты минимального напряжения группы К электродвигателей, которые разделены на три группы: первая группа I электродвигателей (11, 12, ... 11), (I 1, 2...), вторая группа m электродвигатлей (2i, 22, ...2m), (m 1, 2...) и третья группа п электродвигателей (3i, 32, ... Зп), (п 1, 2...); при этом I + m + п k, содержащего пускате- ли-по количеству электродвигателей. Каждый пускатель (4ч, 42 4k) подключает

электродвигатель к общей линии 5 питания, подключенной через замыкающие контакты 6 автоматического выключателя 7 к источнику 8 питания. Первое 9 и второе 10 реле минимального напряжения с разными уставками по напряжению срабатывания и третье 11 реле напряжения обратной последовательности с инвертирующим выходом подключены управляющими входами к линии 5 питания. Первое 12 и второе 13 реле времени с разными уставками по времени срабатывания подключены к выходам реле 9 и 10 минимального напряжения соответственно. Устройство содержит трехвходовые первый 14 и второй 15 элементы И. Причем первые входы трехвходовых элементов И 14 и 15 соединены с выходами первого 12 и второго 13 реле времени соответственно. Вторые входы трехвходовых элементов йЛА

о

4 О

VI VI Ь

и 15 объединены между собой и подключены через замыкающий блок-контакт 16 автоматического выключателя 7 к клемме 17. Состояние блок-контакта 16 связано с положением выключателя 7: при отключенном выключателе 7 блок-контакт 16 разомкнут, а при включенном - замкнут. Потенциал клеммы 17 соответствует логической 1. Третьи входы трехвходовых элементов И 14 и 15 объединены между собой и подключены к инвертирующему выходу реле 11 напряжения обратной последовательности. Выходы трехвходовых элементов И 14 и 15 соединены с управляющими входами магнитных пускателей 4j и 4щ соответственно. Для каждого электродвигателя третьей группы п вводится шестое реле 18 двигательного режима, выполненное в виде реле направления мощности, и двухвходовый элемент ИЛИ 20. Каждое реле 18 включено в рассечку между соответствующим двигателем и его пускателем. Выход реле 18 соединен с первым входом двухвходового элемента И 19, второй вход которого подключен к выходу первого трехвходового элемента И 14. Выход двухвходового элемента И 19 подключен к первому входу элемента ИЛИ 20, второй вход которого соединен с выходом второго трехвходового элемента И 15. Выход элемента ИЛИ 20 подключен к управляющему входу пускателя 4т соответствующего электродвигателя третьей группы п.

В целом защита состоит из трех ступеней, каждая из которых воздействует на отключение своей группы электродвигателей I, m или п. Причем в группу I электродвигателей входит часть неответственных потребителей с малым маховым моментом на валу, т. е. те из неответственных электродвигателей, которые при групповом выбеге заведомо переходят в двигательный режим и тормозят группу ответственных электродвигателей т. В группу т электродвигателей входят ответственные потребители, которые в процессе выбега должны оставаться подключенными к общей линии 5 питания, пока существует физическая возможность последующего их успешного разворота. В группу п электродвигателей отобраны те из неответственных потребителей, которые обладают относительно большим моментом инерции на валу и при групповом выбеге переходят в генераторный режим, способствуя поддержанию напряжения и частоты на более высоком уровне. Первую ступень защиты, действующую на отключение части неответственных потребителей группы при снижении напряжения до 70% с выдержкой времени 0,5j:,

составляют элементы: первое реле 9 минимального напряжения, реле 12 времени и первый трехвходовый элемент И 14. Вторую ступень защиты, действующую на отключение ответственных электродвигателей группа m при снижении напряжения до 50% с выдержкой времени 3-9 с, составляют элементы: реле 10 минимального напряжения, реле 13 времени и логический элемент И 15.

0 Третью ступень защиты, действующую на отключение части неответственных потребителей с относительно большим моментом инерции, составляют элементы: реле 18 двигательного режима, двухвходовый элемент

5 И 19 и элемент ИЛИ 20. В качестве реле 18 может быть использовано любое из известных реле направления мощности или же датчик мощности, который уже установлен на электродвигателе. В последнем случае к

0 выходу имеющегося датчика мощности следует подключить нуль-орган, сигнал на выходе которого появляется при изменении знака направления мощности, т. е. при переходе электродвигателя в двигательный

5 режим.

Для пояснения работы устройства рассмотрим несколько характерных режимов.

Первый режим -длительная потеря питания на общих шинах.

0 В процессе группового выбега электродвигателей напряжение снижается до 70% и спустя 0,5 с первая ступень защиты отключает неответственные электродвигатели с относительно малым маховым моментом на

5 валу. В промежуток времени, когда напряжение снижается дальше от 70 до 50%, отобранные неответственные электродвигатели с относительно большим маховым моментом могут оставаться подключенными к общим

0 шинам или могут быть отключены третьей ступенью защиты, состоящей из реле 18-20 двигательного режима. Срабатывание или неерабатырзние третьей ступени определяется направлением мощности электродви5 гателя, Пока электродвигатель находится в генераторном режиме на выходе реле 18 двигательного режима сигнал отсутствует и электродвигатель остается подключенным к общим шинам, способствуя поддержанию

0 напряжения и частоты. Как только электродвигатель переходит в двигательный режим, на выходе реле 8 двигательного режима появляется сигнал, что приводиткего отключению. При снижении напряжения до

5 50% с выдержкой времени 3-9с одновременно отключаются как ответственные потребители {второй ступенью защиты), так и оставшиеся до сих пор в работе неответственные электродвигатели с относительно большим маховым момент ом (через элемент

ИЛИ 20), поскольку при таких глубоких и длительных посадках напряжения мала вероятность успешного самозапуска

Второй режим - кратковременная посадка напряжения на общих шинах до уровня ниже 50% на время, менее выдержки времени второй ступени (менее 3-9с), Такая ситуация может быть, например, при коротком замыкании на одном из присоединений с последующим отключением поврежденного присоединения. В этом случае срабатывает первая ступень защиты и отключает неответственные электродвигатели с относительно малым маховым моментом (если напряжение остается на уровне ниже 70% более 0,5с). Функционирование третьей ступени защиты после срабатывания второго реле 12 времени зависит от направления мощности электродвигателей, Если электродвигатель переходит в двигательный режим, то появляется сигнал на выходе реле 18 двигательного режима и он отключается. Если же электродвигатель находится в генераторном режиме, то реле 18 двигательного режима не срабатывает, а электродвигатель остается подключеннным к общим шинам, способствуя поддержанию напряжения и частоты. Как только напряжение на общих шинах начинает восстанавливаться (например, при отключении короткого замыкания или при подаче напряжения от источника питания после кратковременного отключения), все электродвигатели, которые к этому моменту времени еще оставались в работе, переходят в двигательный режим. При этом срабатывают реле 18 двигательного режима на всех оставшихся в работе неответственных двигателях и они отключаются от общих шин. Ответственные электродвигатели в этом режиме не успевают отключиться (длительность посадки напряжения не превышает выдержку времени второй ступени 3-9 с) и начинают разворачиваться. Таким образом, в описанном режиме ответственные электродвигатели остаются в работе, а запасенная кинематическая энергия неответственных электродвигателей максимально реализуется для поддержания напряжения и частоты на более высоком уровне. С другой стороны, как только напряжение на шинах начинает восстанавливаться, все неответственные электродвигатели отключаются от сети, не препятствуя более быстрому развороту ответственных электродвигателей, В известном устройстве запасенная кинетическая энергия неответственных электродвигателей не реализуется.

Третий режим - посадка напряжения до уровня ниже 70%, но выше 50% (например, при внешнем коротком замыкании). В этом

случае после отключения первой ступени защиты (через 0,5 с) неответственных электродвигателей с относительно малым маховым моментом функционирование защиты определяется направлением мощности двигателей. До тех пор, пока неответственный электродвигатель с относительно большим маховым моментом находится в генератор0 ном режиме, т. е. поддерживает напряжение и частоту на шинах, реле 18 двигательного режима хне срабатывает .и электродвигатель остается в работе. При переходе электродвигателя в двигательный

5 режим он отключается. То есть, и в этом режиме максимально используется запасенная кинетическая энергия неответственных электродвигателей.

В целом во всех рассмотренных реаль0 но возможных режимах изобретение обладает преимуществом по сравнению с известным устройством, обусловленным более рациональным использованием запасенной кинетической энергии

5 неответственных электродвигателей. Так, при групповом выбеге электродвигателей кинетическая энергия неответственных двигателей максимально реализуется для поддержания напряжения и частоты на бо0 лее высоком по сравнению с известным устройством уровне. С другой стороны, при восстановлении питания шин оставшиеся в работе неответственные электродвигатели отключаются без выдержки времени, не

5 препятствуя развороту ответственных электродвигателей. Использование предлагаемого устройства повышает надежность работы ответственных потребителей, поскольку создает более благоприятные усло0 впя для обеспечения успешного самозапуска ответственных электродвигателей, уменьшает вероятность потери ответственных потребителей и нарушения технологического процесса производства в

5 аварийных режимах.

Реализация предлагаемого устройства не требует значительных дополнительных капитальных вложений (например, на установку специальных маховиков для накопле0 ния кинетической энергии), поскольку используется кинетическая энергия неответственных двигателей, ранее безвозвратно и бесполезно теряемая. Затраты на элементы реле 18-20 двигательного режи5 ма, двухвходовый элемент И, элемент ИЛИ незначительны. Кроме того, в качестве реле 18 двигательного режима могут быть использованы уже имеющиеся датчики мощности.

Устройство может быть использовано в системе собственных нужд электростанций,

а также в других электроустановках промышленных предприятий. Возможность практической реализации предлагаемого устройства подтверждается экспериментами.

При использовании изобретения становится возможным часть неответственных агрегатов с относительно большим моментом инерции выделить в отдельную третью группу и полностью реализовать запасенную в них кинетическую энергию для созда- ния более благоприятных условий успешного разворота ответственных двигателей.

Технико-экономические преимущества предлагаемого устройства по сравнению с известным, обусловленные рациональным использованием запасенной кинетической энергии вращающихся механизмов, заключаются е повышении надежности работы ответственных механизмов, сокращении ущерба от нарушения основного технологического процесса, а также в сокращении ущербов от недоотпуска электроэнергии vt внезапного отключения потребителей (в случае использования в системе собственных нужд электростанций),

Формула изобретения

Устройство для защиты минимального напряжения группы к электродвигателей, включающих в себя первую группу f электродвигателей (11,1211)« (I 1,2...), вторую

группу m электродвигателей 21,22,..., 2т), (т 1,2,...) и третью группу п электродвигателей (3i. Зг,..., Зп), (л 1, 2...}, причем I + m + n k, содержащее пускатели по количеству электродвигателей, при эхом силовые контакты пускателей предназначены для подключения первыми выводами к фазным проводам электродвигателей, а вторыми - к клеммам для соединения с питающей линией, подключенной через силовые контакты автоматического выключателя к источнику питания, первое и второе реле минимального напряжения с разными уставками по напряжению срабатывания, реле напряжения обратной последовательности с инвертирующим выходом, первое и второе реле времени с

разными уставками по времени срабатывания и трехвходовые первый и второй элементы И, причем первое, второе реле минимального напряжения и реле напряжения обратной последовательности управляющими входами подключены к питающей линии, выход первого реле минимального напряжения соединен с управляющим входом первого реле времени, выходом соединенного с первым входом первого трехвходового элемента И, выход второго реле минимального напряжения соединен с управляющим входом второго реле времени, выходом соединенного с первым входом

второго трехвходового элемента И, вторые входы первого и второго трехвходовых элементов И объединены и через замыкающий блок-контакт автоматического выключателя соединены с клеммой, потенциал которой

соответствует логической 1, а третьи входы трехвходовых элементов И соединены с инвертирующим выходом реле напряжения обратной последовательности, при этом управляющие входы пускателей первой и второй групп защищаемых элктродвигателей соединены с первыми выходами первого и второго трехвходовых элементов И соответственно, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности обеспечения

самозапуска электродвигателей, в устройство введены для каждого электродвигателя третьей группы реле двигательного режима в виде реле направления мощности, двух- входовый элемент И, двухвходовый элемент

ИЛИ, при этом у каждого электродвигателя третьей группы реле двигательного режима управляющими входами соединено с фазными выводами электродвигателя, а выходом - с первым входом двухвходового

элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого трехвходового элемента И, выход двухвходового элемента V соединен с перзым входом двухвходового элемента ИЛИ, второй вход которого соединен

с выходом второго трехвходового элемента И, при этом выход двухвходового элемента ИЛИ соединен с управляющим входом пускателя электродвигателя третьей группы.

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение надежности обеспечения самозапуска электродвигателей. При длительной потере питания на общих шинах в процессе группового выбега электродвигателей напряжение снижается до 70% и через 0,5 с первая ступень защиты, состоящая из первого реле минимального напряжения, первого реле времени и первого трехвходового элемента И отключает неответственные электродвигатели с относительно малым маховым моментом. При снижении напряжения до 50% неответственные электродвигатели с большим маховым моментом могут быть отключены, если перейдут из генераторного в двигательный режим с помощью третьей ступени защиты, состоящей из реле двигательного режима, двухвходового элемента И и элемента ИЛИ, поскольку при глубоких длительных посадках напряжения мала вероятность успешного самозапуска. 1 ил. СП С