Устройство для токовой защиты электродвигателя от междуфазных коротких замыканий Советский патент 1992 года по МПК H02H7/08 

Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к технике релейной защиты, и может быть использовано в качестве защиты электродвигателя от междуфазных коротких замыканий (КЗ).

Известно 1 устройство для максимальной токовой защиты электродвигателя, содержащее трансформаторы тока со стороны ввода питания электродвигателя и токовое реле. Его недостатком является недостаточная чувствительность к междуфазным КЗ в обмотке статора электродвигателя.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является 2 устройство для токовой защиты электродвигателя от междуфазных коротких замыканий, содержащее первый и второй трансформаторы тока, устанавливаемые со стороны ввода питания в фазах А и С соответственно и третий трансформатор тока, устанавливаемый со стороны нулевых выводов, первое токовое реле с замыкающим контактом, включенное во вторичную

цепь первого трансформатора тока, второе токовое реле с замыкающим контактом и исполнительный элемент. В практике эксплуатации получили распространение защиты, выполненные в двухфазном исполнении, т.е. для ее реализации требуется четыре трансформатора тока и два дифференциальных реле. Установка трансформаторов тока в фазах А и С со стороны нулевых выводов усложняет конструкцию электродвигателя.

Цель изобретения - снижение металлоемкости.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для токовой защиты электродвигателя от междуфазных коротких замыканий, содержащее первый и второй трансформаторы тока, устанавливаемые со стороны ввода питания в фазах А и С соответственно и третий трансформатор тока, устанавливаемый со стороны нулевых дов, первое токовое реле с замыкающим контактом, включенное во вторичную цепь

сл

ч XJ

о

ы

„«л

первого трансформатора тока, второе токовое реле с замыкающим контактом, исполнительный элемент, дополнительно введены третье токовое реле с замыкающим контактом и элементы И и ИЛИ, причем третий трансформатор тока, предназначен для установки в фазе В, второе токовое реле подключено во вторичную цепь второго трансформатора тока, третье токовое реле включено на сумму токов трансформаторов тока, замыкающие контакты первого и второго токовых реле подключены к прямому и первому инверсному входам элемента И, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ, замыкающий контакт третьего токового реле подключен ко второму инверсному входу элемента И и второму входу элемента ИЛИ, выход последнего подключен к входу исполнительного элемента.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство, в отличие от прототипа содержит дополнительно третье токовое реле, элемент И с одним прямым и двумя инверсными входами и элемент ИЛИ, причем третье токовое реле включается на сумму токов трансформаторов тока фаз А и С со стороны ввода питания и фазы В со стороны нулевых выводов электродвигателя. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения новизна.

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что трансформаторы тока, реле, элемент И с одним прямым и двумя инверсными входами, элемент ИЛИ широко известны. Однако, при их введении в указанной связи, предлагаемое устройство проявляет новые свойства, что приводит к экономии числа трансформаторов тока и упрощению конструкции электродвигателя. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию существенные отличия,

На фиг. 1 изображена схема устройства для защиты электродвигателя от междуфазных коротких замыканий, где 1 - электродвигатель; 2-4 - трансформаторы тока; 5, б, 7 - реле, причем реле 5, 7 подключены последовательно в цепи трансформаторов тока фазы А со стороны ввода и фазы В со стороны нулевых выводов соответственно, реле 6 включено на сумму токов трансформаторов тока фаз А и С со стороны ввода и фазы В со стороны нулевых выводов электродвигателя 1.

На фиг. 2 приведена логическая часть предлагаемого устройства защиты, где 5, 6, 7 - контакты реле; 8 - элемент И с одним

прямым и двумя инверсными входами, 9 - элемент ИЛИ.

На фиг. 3 приведена векторная диаграмма токов при КЗ внутри злектродвигате- ля между фазами А и В; на фиг, А - то же, между фазами А и С; на фиг. 5 - то же, между фазами А, В, С.

Рассмотрим работу устройства. В нормальном режиме работы электро- двигателя 1 по реле 6 протекает геометрическая сумма вторичных токов трансформаторов тока 2, 3,4, которые равны по величине и сдвинуты по фазе на угол 120°:

fe h + з + U.

В случае одинаковых характеристик намагничивания и вторичных нагрузок трансферматоров тока эта сумма равна нулю. Однако, в связи с неидентичностью трансформаторов тока по реле б протекает ток небаланса, поэтому, для исключения ложной работы, ток срабатывания реле 6:

ср.6 Котс1н6,

где Коте - коэффициент отстройки; 1нб - ток небаланса.

По реле5и7 протекают вторичныетоки трансформаторов тока 2 и 3 соответственно (вторичные токи нагрузки фаз А и В), однако они не срабатывают, т.к. их токи срабатывания отстроены от двойного номинального

тока (максимального тока в неповрежденной фазе при подпитке электродвигателем внешнего двухфазного КЗ)

lcp.5 - Коте 2 1н, 1ср.7 Коте 2 1Н

Следовательно, защита в нормальном режиме не срабатывает.

При пуске, самозапуске и внешнем трехфазном КЗ токи в фазах А, В. С электродвигателя 1 равны по величине и сдвинуты на угол 120°. Однако эти токи будут превышать по величине токи подпитки в несколько раз, поэтому реле 5 и 7 сработают и замкнут свои контакты, а реле 6 не сработает. Следовательно, защита не сработает, т.к. ни на одном из входов элемента 9 ИЛИ

сигнал не появляется. При понижении токов в фазах до значения 2 IH защита ложно не срабатывает, т.к. разомкнутся контакты 5 и 7, а контакты 6 будут по-прежнему разомкнуты (см, фиг. 2).

При внешнем двухфазном КЗ, например между фазами А и В, в реле 6 протекает ток:

б 12 + Ц з.

1б 0, так как (з г + А (по первому закону Кирхгофа), а в реле 5 и 7 будут протекать токи

Чн, I 14 2 1Н

и защита не срабатывает, (т.к. сработали реле 5 и 7). Аналогично ведет себя защита при других внешних двухфазхных КЗ.

При двухфазном КЗ внутри электродвигателя 1, например между фазами А и В, по реле 6 протекает ток:

la- l2 + l3-k

который больше нб (см. фиг. 3). Защита сработает и отключит электродвигатель 1. Аналогично ведет себя защита при замыкании фаз В и С.

При замыкании фаз А и С в реле б протекает ток

16 12 + з + k

который будет равен нулю. Однако, по реле 5 и 7 будут протекать токи

Is ,

1Н

(см. фиг. 4). Реле 5 сработает и замкнет свои контакты, на выходе элемента ИЛИ 9 появляется сигнал на отключение электродвигателя 1.

При трехфазном КЗ внутри электродвигателя 1 по реле 6 протекает ток (см. фиг. 5)

б 12+ з- .

Величина тока и в первый момент КЗ будет примерно равна пусковому току, который будет быстро затухать. Но даже если Ы « О, то по реле б протекает 1в - Па Iй Из I.

Следовательно, защита сработает и отключит электродвигатель 1.

Таким образом, предлагаемое устройство во всех режимах работы электродвигателя ведет себя верно. При этом для его

выполнения требуется меньшее количество трансформаторов токе со стороны кулевых выводов, а это в свою очередь, упрощает конструкцию электродвигателя.

Формул а изобретения

Устройстве для токовой защиты электродвигателя от междуфазных коротких замыканий, содержащее первый и второй трансформаторы тока, устанавливаемые со

стороны ввода питания в фазах А и С соответственно, и третий трансформатор тока, устанавливаемый со стороны нулевых выводов, первое токовое реле с замыкающим контактом, включенное во вторичную цепь

первого трансформатора тока, второе токовое реле с замыкающим контактом, исполнительный элемент, отличающееся тем, что, с целью снижения металлоемкости, дополнительно введены третье токовое реле с замыкающим контактом и элементы И и ИДИ, причем третий трансформатор тока предназначен для установки в фазе В. второе токовое реле подключено во вторичную цепь второго трансформатора тока, третье

токовое реле включено на сумму токов трансформаторов тока, замыкающие контакты первого и второго токовых реле подключены к прямому и первому инверсному входам элемента Я, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ, замыкающий контакт третьего токового реле подключен к второму инверсному входу элемента И и второму входу элемента ИЛИ, выход последнего подключен к входу исполнительного элемента.

Фиг.1

5

I

n

6

Фиг. 2

Фиг. 5

Использование: в электроэнергетике. Сущность изобретения: введение в устройство элемента И с одним прямым и двумя инверсными входами, элемента ИЛИ и третьего токового реле, включенного на сумму токов трансформаторов тока фаз А и С со стороны ввода питания и фазы В со стороны нулевых выводов электродвигателя, позволяет снизить металлоемкость устройства защиты. 5 ил.