Устройство для защиты трехфазной электроустановки от обрыва одной из фаз Советский патент 1993 года по МПК H02H7/08 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к релейной защите, и может применяться как для индивидуальной, так и для групповой защиты электроустановок, в том числе двигателей, от обрыва одной из трех фаз.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства для защиты трехфазного асинхронного электродвигателя от обрыва фаз путем контроля симметрии суммарных фазных токов группы параллельно работающих двигателей, повышение надежности и удобства эксплуатации.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для защиты трехфаз- . ной электроустановки от обрыва одной из фаз; на фиг. 2 - диаграммы напряжений, поясняющие работу устройства при нормальном режиме питания двигателей; на фиг. 3 - векторная диаграмма токов фаз сети

при нормальном питании шести двигателей и обрыве фазы С у одного из двигателей (токи IA , IB , 1с ); на фиг. 4 - диаграммы напряжений, поясняющие работу устройства при обрыве фазы С у одного из параллельно работающих двигателей.

Устройство содержит датчики тока 1 3 в цепи каждой фазы питающей сети, три пороговых элемента 4-6, входы которых подключены к выходам датчиков тока 1-3, два элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 7, 8, генератор пилообразных напряжений 9, первый вход которого соединен с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8, а второй вход подсоединен к блоку 10 отстройки порога срабатывания дополнительного порогового элемента 11, который первым входом соединён с выходом генератора пилообразных напряжений 9, а на второй вход подается эталонное напряжение сравнения Ucp, узел задержки 12, вход которого связан с

00

IKX

g

со ю

выходом дополнительного порогового элемента 11, а два выхода связаны соответственно с двумя входами элемента 2И-НЕ 13, исполнительный орган 14, вход которого соединен с выходом элемента 2И-НЕ 13..

Устройство работает следующим образом.

В нормальном режиме на выходах пороговых элементов 4,5, б формируются прямоугольные импульсы U/i, Us, Uc (фиг.2). Сигналы с выходов пороговых элементов суммируются элементами 7, 8 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, в результате чего на выходе элемента 8 формируются прямоугольные импульсы одинаковой ширины (60°) с частотой 150 Гц. Эти импульсы поступают на вход генератора пилообразных напряжений 9, который формирует пилообразное напряжение Ug. Напряжение Ug подается на вход дополнительного порогового элемента 11. Как было обмечено выше, паузы между входными импульсами генератора пилооб- разных напряжений 9 при нормальной работе составляют 60°. За это время амплитуда.пилообразного напряжения, которая регулируется блоком 10 отстройки порога срабатывания дополнительного порогового элемента 11, не достигает величины эталонного напряжения сравнения Ucp и значит на выходе дополнительного порогового элемента 11 напряжение Un соответствует значению V, а на выходе узла задержки 12 напряжение Ui2 соответствует .единичному сигналу. Следовательно, на выходе элемента 2И-НЁ 13 устанавливается сигнал нулевого уровня, который подается на вход исполнительного органа 14, дающего разрешение на включение нагрузки.

При неполнофазной работе одного из параллельно включенных двигателей токи его неповрежденных фаз (фиг.З) возрастают по сравнению с,симметричным режимом и сдвигаются по фазе, причем ток опережающей фазы, сдвигается в сторону опережения, а ток последующей фазы - на такой же угол в сторону запаздывания, при этом на- чдльная фаза тока поврежденной фазы не изменяется. Анализ показывает, что при небольшой разнице мощностей присоединенных двигателей наиболее приемлемым следует считать решение, при котором защита будет .реагировать, на сдвиг угла между неповрежденными фазами, который равен Т.Јхр и составляет соответственно при шести двигателях 12, 11°, при пяти двигателях 14, 45°, при четырех 17,9°, при трех 23, 45°, при двух 34°. Для надежной работы устройства не следует подключать на параллельную работу более пяти двигателей.

Если произойдет обрыв фазы хотя бы у одного потребителя изменится ширина импульсов и длительность паузы (фиг.4) между выходными импульсами элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8, что равносильно сдвигу углов между токами неповрежденных фаз на угол . Импульсы с выхода элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8 поступают на вход генератора пилообразных напряжений 9,

0 который выполняет функцию преобразователя времени между импульсами в пилообразное напряжение. Это напряжение подается на прямой вход дополнительного порогового элемента 11, а на инвертирую5 щий вход -напряжение сравнения. В случае равенства напряжений на входах элемента 11, на его выходе появится нулевой сигнал и исполнительный орган производит отключение питания нагрузки, причем фазовый

0 сдвиг, при котором срабатывает защита, может быть отрегулирован изменением амплитуды пилообразного напряжения с помощью блока 10.

Таким образом, предлагаемое устройст5 во имеет более широкие функциональные возможности и позволяет повысить надежность работы за счет использования чувст- вительных пороговых элементов, переключающихся напряжением порядка

0 десятков MB от датчиков, выполненных в виде трансформаторов тока, без последующего выпрямления выходного напряжения, а также повысить удобство эксплуатации, используя одцу регулировку порога сраба5 тывания защитного устройства.

Формула изобретения Устройство для защиты трехфазной электроустановки от обрыва одной из фаз, содержащее датчики тока, предназначен0 ные для включения в каждой фазе сети, по- роговые элементы, выходы которых подключены к входам логического блока, и исполнительный орган, о т л и ч а ю.щ е е е я тем, что, с целью расширения функциональ5 ных возможностей путем контроля симметрии суммарных фазных токов группы параллельно работающих асинхронных электродвигателей, повышения надежности и удобства эксплуатации, устройство допол0 нительно содержит блок отстройки порога срабатывания дополнительного порогового элемента, логический элемент выполнен в виде двух элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, генератора пилообразных капряже5 ний, дополнительного порогового элемента, узла задержки, состоящего из двух элементов выдержки времени, и элемента 2И-НЕ, причем входы первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены с выходами первых двух пороговых элементов, выход которого

соединен с первым входом второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, его второй вход подсоединен к выходу третьего порогового элемента, а выход соединен с первым входом генератора пилообразных напряжений, к второму входу которого подключен блок отстройки порога срабатывания дополнительного порогового элемента, выполненного двухвходовым, первый вход которого

соединен с выходом генератора пилообразных напряжений, второй вход соединен с источником опорного напряжения, а выход соединен с входом узла задержки, первый выход которого связан с первым входом элемента 2Й-НЕ, а второй выход связан с вторым входом элемента 2И-НЕ, выход которого соединен с исполнительным органом.

Использование: изобретение применяется как для индивидуальной, так и для групповой защиты трехфазных электродвигателей при обрыве любой фазы сети. Сущность изобретения: устройство позволяет осуществить защиту группы параллельно работающих электродвигателей при обрыве фазы в любом из них путем контроля угла сдвига между фазными токами, протекающими по общему питающему кабелю. В результате расширяются функциональные возможности защиты от обрыва фазы, которая способна отключить общий коммутационный аппарат при обрыве фазы у любого из параллельно работающих двигателей. 4 ил.

а г

//

ff

/J

/4

(Риг. 1

. 2

IA