Трехфазное реле минимального напряжения для защиты асинхронных двигателей Советский патент 1993 года по МПК H01H83/20 

(Риг./

учения новых кусковых и блокирующих характеристик. Селекторный блок 4 осуществляет формирование на первом 5. основном выходе сигнала максимального по модулю из трех входных величин, на втором 6 основном выходе сигнала разности модулей максимальной и минимальной из входных величин, на третьем 7, четвертом 8 и пятом 9 дополнительных выходах сигналов разностей между модулем максимальной величины и модулем

каждой из входных величин. Промежуточные блоки осуществляют формирование сигналов основных и комбинированных функций, поступающих на входы компараторов, осуществляющих пуск защиты минимального напряжения синхронных двигателей при снижении напряжения в питающей сети или ее блокирование при перегорании одного или двух предо- хранителей в цепях измерительного трансформатора напряжения. 2 табл. 5 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в релейной защите асинхронных двигателей от потери питания. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем пол

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в релейной защите асинхронных двигателей от потери питания.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем получения новых пусковых и блокирующих характеристик.

На фмг,1 приведена принципиальная функциональная схема селекторного блока реле; на фиг.2 - 4 - принципиальные схемы первого, второго и третьего промежуточных блоков соответственно; на фйг.5 - принципиальная схема третьего компараторного блока реле.

Трехфазное реле минимального напряжения содержит три входных преобразователя 1 - 3 переменного напряжения в постоянное напряжение, пропорциональное средневыпрямленному значению входной величины, подключенные выходами к входам селекторного блока 4, имеющего первый 5 и второй 6 основные выходы, третий 7, четвертый 8 и пятый 9 дополнительные выходы, первый промежуточный блок 10, выполненный в виде инвертирующего операционного усилителя 11 с резистором 12 в цепи отрицательной обратной связи и входного резистора 13, второй промежуточный блок 14, выполненный а еиде инвертирующего усилителя 15 с резистором 16 в цепи отрицательной обратной связи и трех входных резисторов 17-19, третий проме жуточный блок 20, выполненный в вмде инвертирующего операционного усилителя 21 и первого 22, второго 23, третьего 24 м четвертого 25 входных резисторов, а также первого и второго компараторных блоков (второй не показан, поскольку выполнен аналогично первому). Кроме того на фиг.5 отдельно показан третий двухвходовый компэраторный блок 26. Первый основной

выход 5 селекторного блока 4 подключен к одному выводу входного резистора 13 у бло- ; ка 10. второй основной выход 6 свлекторного блока подключен к одному выводу первого входного резистора 22 у третьего промежуточного блока 20 и к одному входу 6 третьего компараторного блока 26, к другому входу 27 которого подключен выход 27 второго промежуточного блока 14. Первый 7, второй 8 и третий 9 дополнительные выходы селекторного блока 4 подключены к одним выводам входных резисторов 17, 18

и 19 в промежуточном блоке 14. Выход 28 первого промежуточного блока 10 подключён к одним объединенным выводам второго 23 и третьего 24 входных резисторов в промежуточном блоке 20. Селекторный

блок 4 может быть выполнен, например, в виде двух последовательно включенных максиселекторов 29 и 30.

Реле работает следующим образом. На входы преобразователей 1, 2 и 3 переменного напряжения е постоянное напряжение, пропорциональное средневыпрямленному значению входной величины поступают вторичные междуфазные напряжения UAB, UBC и UCA.

В общем случае модули этих напряжений могут отличаться так, что один наибольший Умакс. Другой наименьший Умин, третий промежуточный Unp . На входах максиселекторов 29 и 30 (фиг. 1) возникают напряжения,

которые пропорциональны функциям из упомянутых модулей.

Сначала рассмотрим как работает селекторный блок 4 (фиг. 1).

Для упрощения будет предполагать, что

векторы линейных напряжений образуют равнобедренный треугольник с углом а между равными сторонами Up, третью сторону обозначим DT. Это упрощающее условие имеет место в действительности (для сетей 6 кВ)

в следующих случаях;

1) угол отравен 60°, а равнобедренный треугольник векторов напряжений становится равносторонним при трехфазном симметричном режиме,

2) угол а равен 0°, а равнобедренный треугольник векторов напряжений вырождается в два равных по модулю параллельных отрезка, если произошло двухфазное короткое замыкание (к.з.) вблизи шин б кВ на подстанции (предельная несимметрия второго типа), 3)угол а равен 180°, а равнобедренный треугольник векторов напряжений вырождается в три параллельных отрезка, из которых два равны по модулю, а третий в двое больше, если двухфазное к.з. произошло вблизи шин 35 кВ на подстанции, где через силовой трансформатор А/Д 11, 35/6 кВ подключены шины с интересующими нас напряжением 6 кВ( предельная несимметрия первого типа).

Для равнобедренного треугольника векторов имеем следующие уравнения:

sin(«/2) UT/2Up;

U2/UP 2sln(a /2) - 2 sin (60° - |)/3,

где IJ2 - модуль междуфазных напряжений обратной последовательности.

Кроме того, в таких условиях:. если 0° а 60°, то UP cos(a /2) 0,867 LV3); если 60° а 180°, то Ут Улн(3) UHOM, где Улн UHOM - модуль междуфазного номинального напряжения при трехфазном симметричном режиме,

При трехфазном симметричном режиме на первом 5 основном выходе селекторного блока 4 будет отрицательный потенциал, а также будет напряжение, которое пропорционально функции

ФГ1 -Умакс.

Относительно заземленного вывода у каждого из дополнительных выходов 7, 8, 9 будут нулевые потенциалы.

Предположим: что на входной преобра- зователь 1 поступает междуфазное напряжение, пропорциональное модулю Умакс, на входной преобразователь 2 - модулю Unp. на входной преобразователь 3 - модулю UMHH. В таких условиях напряжение на ос- новном выходе 5 будет пропорционально (-имакс), а на дополнительных выходах 7-9 селектора 4 соответственно

U Умакс Умакс О Ue Умакс Unp Ug Умакс UMHH.

Таким образом, если от Дополнительных выходов 7-9 взять сумму токов через резисторы с сопротивлениями R, то эта сумма будет пропорциональна функции

ФД1 U + U8 + U9 (Умакс -Unp) + (Умакс - Умин). .

От дополнительных выходов 7-9 токи поступают на входы максиселектора 30, Поэтому на втором основном выходе 6 будет напряжение, пропорциональное функции

Фг2 -макс( Us; U9) Ug

Чумаке UMHH).

, В табл. 1 для нескольких значений угла а даны отнесенные к указанному напряжению илн значения рассмотренных функций ФГ2, ФД1 И функция Умакс - Фп -(Умакс).

Для сравнения в табл.1 дана упомянутая функция Ua напряжения обратной последовательности, на которую реагируют исполнительный орган известного фильтра - реле ФНОП В табл.1 также даны следующие функции, полученные путем комбинирования функциями Фп,Фд1 ,ФГ2 и использованные в данном реле.

Функция ФБК (блокирующая, скомбинированная из функции Фг2 и Фд1):

ФБК ЯФГ2-+/ ФД1; А 0,9 ; /I - 0,1

Эта функция выражена для третьего двухвходового компараторного блока (сумма на выводах 6 и 27).

Функция Фпин (пусковгя, скомбиниро- 40 . ванная из функций IVui и н -):

Фпин +гФпь :/ 0,5 ;у 0,5 .

Эта функция выражена для выхода третьего промежуточного блока 20. В свою очередь функции Фпи (известная) и Фпн (новая) также получены путем комбинации:

(-Фг1+Фг2) -Умакс + (Умакс

) UMHH;

55Фпн -(Фг1-ФдО -Умакс+КУмакс - Unp) + + (UMBKC - Умин) Умакс Unp - UMHHВыполнен анализ явлений, происходящих в случае перегорания одного или двух высоковольтных предохранителей у пяти- стёржневого трансформатора напряжения 6 кВ (ТН6 кВ) при двух характерных состояниях емкостного сопротивления в сети 6 кВ;

а) емкость относительно большая и потому при перегорании высоковольтных предохранителей не изменяется потенциал заземленной точки у высоковольтных обмоток ТНбкВ;

б) модуль емкостного сопротивления одной фазы в сети б кВ равен приведенному к высоковольтным виткам активному сопротивлению нагрузки у ТН6 кВ.

При перегорании высоковольтного предохранителя в одной фазе, когда сеть 6 кВ в состоянии а или б, междуфазные напряжения на входе реле отличаются незначительно, а именно: имеет место несимметричный режим первого типа при угле а 105°, а максимальное из напряжений равно номинальному. При перегорании двух высоковольтных предохранителей, когда сеть 6 кВ в состоянии а или б, имеет место предельной несимметричный режим второго типа (п 0°), а модуль каждого, из двух максимальных напряжений составляет: в состоянии а равен 72% от номинального, в состоянии б равен 40% от номинального.

Из табл.1 видно, что в данном устройстве блокирующая функция ФБК путем комбинирования функций (ее составляющих) выбрана так, что будет равна -0,4 DHOM при перегорании двух высоковольтных предохранителей когда:

« 0°; имакс ипр 0,4ином: ,

и будет равна -0,407ином при перегорании одного высоковольтного предохранителя, когда:

0 105°; Умакс UHOM: Unp

UK

- 0,63 UHOM.

Поэтому без излишних запасов при одном из условий имеем возможность выбрать блокирующую функцию в момент срабатывания л.ср. равной:

Формула изобретения Трехфазное реле минимального напря- жешя для защиты асинхронных двигателей, содержащее три входных преобразователя

Фбл.ср. 0,4ином/Кнд 0,ЗЗЗиНоМ; Кнд 1,2. Приотсутствии перегорания высоковольтных предохранителей компараторный блок 26 будет допускать отключающее

действие в пределах 37,2° а 60° (несимметрия второго типа) и в пределах 60° си 92,2°) несимметрия первого типа). В табл.2 для нескольких значений угла а, которые немного выходят за пределы возможного отключающего действия пусковых органов, приведены значения известной пусковой функции и -имин. а также значения комбинированной пусковой функции Фпин, полученной в предложенном устройстве путем сложения долей по 50% от известной функции и новой пусковой функцииФьн . При трехфазном симметричном режиме и при несимметрии второго типа значения известной и комбинированной пусковых функций

(отнесенные к номинальному напряжению UHOM) совпадают.

А при несимметрии первого типа известная функция Фпм .использованная для пускового оргзна-переой ступени, имеющего

уставку срабатывания ис.з- (0,7...0,6)иНом, не может обеспечить срабатывание органа на отключение в тех пределах, где разрешает блокирующий орган. При несимметрии первого типа в трех пределах, где разрешает блокирующий орган, может сработать на отключение только компараторный блок, который реагирует на упомянутую пусковую комбинированную функцию Фьин.

Таким образом, особенности данного

реле напряжения для асинхронных двигателей обеспечивает расширение функциональных возможностей, которое направлено на увеличение диапазона работы в режимах несимметричного понижения

напряжения. Это дает повышение надежности самозапуска двигателей вследствие более раннего отключения меньшего количества неответственных двигателей (до снижения всех напряжений от возросших

токов самозапуска). Расширение функциональных возможностей достигается путем получения новых (линейно комбинированных с известными) пусковых и блокирующих характеристик. Наибольшее увеличение диапазона работы достигается в несимметричном режиме первого типа путем получения комбинированных пусковых характеристик.

переменного напряжения в постоянное напряжение, пропорциональное средиевып- рямленному значению входной величины, подключенные выходами к входам селекторного блока, имеющего первый основной выход формирования сигнала, максимального по модулю из трех входных величин, второй основной выход формирования сигнала разности модулей максимальной и ми- нимальной из входных величин, третий, четвертый и пятый дополнительные выходы формирования сигналов разностей между модулем максимальной величины и модулем каждой из входных величин, первый промежуточный блок, выполненный в виде инвертирующего операционного усилителя с резистором в цепи отрицательной обрат- ной связи и входного резистора, подключенного одним выводом к первому основному выходу селекторного блока, второй промежуточный блок, выполненный в виде инвертирующего операционного усилителя с резистором в цепи отрицательной связи и трех входных резисторов, одни выво- ды которых подключены к третьему, четвертому и пятому дополнительным выходам : селекторного блока, а другие выводы упомянутых резисторов объединены, первый и второй одновходовые компараторные блоки и третий компараторный блок, отличэющее- с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем получения новых пусковых и блокирующих характеристик, дополнительно введен третий промежуточ- ный блок, выполненный в виде инвертирующего операционного усилителя с резистором в цепи отрицательной обратной связи и первого, второго, третьего и четвертого входных резисторов, а третий компаратор выполнен с двумя входами, при этом другой вывод входного резистора в первом промежуточном блоке подключен к инвертирующему входу операционного усилителя этого блока, объединенные выводы трех входных резисторов во втором промежуточном блоке подключены к инвертирующему входу операционного усилителя данного блока, один вывод первого входного резистора в третьем промежуточном блоке подключен к второму основному выходу селекторного блока, одни выводы второго и третьего входных резисторов объединены и подключены к выходу первого промежуточного блока, один вывод .четвертого водного резистора подключен к выходу второго промежуточного блока, другие выводы третьего, четвертого и первого, второго входных резисторов объединены и подключены к инвертирующему входу операционного усилителя в третьем промежуточном блоке, выход которого подключен к входам первого и второго компараторных блоков, второй основной выход селекторного блока подключен также к одному входу третьего компаратора, к другому входу которого подключен выход второго промежуточного блока.

Т а б ли ц а 1

Таблица 2