Устройство для защиты трехфазного электродвигателя от внешних, внутренних коротких замыканий и анормальных режимов Советский патент 1980 года по МПК H02H7/08 

ченные диоды присоединены к идентичному выводу исполнительного реле, вы полненного с времятоковой характерис тикой мгновенного действия. На фиг. 1 приведена принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - график результирующей времятоковой характеристики защиты по токам прямой и обратной последовательностей. К малогабаритным промежуточным трансформаторам тока 1 и 2 .подключен фильтр 3 токов прямой и обратной последовательностей. На выходе фильтра 3 к зажимам 4 и 5, выдающим составляющую тока прямой последовательности подключен выпрямительный мост 6, а к зажимам 7 и 8, выдающим составляющую тока обратной последовательности через разделительный трансформатор 9 подключен выпрямительный мост 10. К выходу выпрямительного моста б подключено реле 11 перегрузки, реагирую.щее на симметричные перегрузки электродвигателя, а к выходу выпрямительного мостаЮ - чувствительное реле 12 обратной последовательности, реаги рующее на внутренние и внешние короткие замыкания, на несимметричные и неполнофазные режимы, сопровождающиеся малыми аварийными токами. К выхо дам выпрямительных, мостов 6 и 10 через два встречно-включенных диода 13 и 14 по схемеИЛИ подключено исполни тельное реле 15. Реле 11, 12 и 15 имеют следующие назначения. Исполнительное реле 15 - срабатыва ет без выдержки времени при симметрич ных и несимметричных коротких замыканиях в обмотке статора электродвигателя и питающем кабеле. Чувствительное реле 12 срабатывает по ограниченно-зависимой времятоковой характеристике при повреждениях элект родвигателя, сопровождаемых появлением малых токов обратной последователь ности (обрывы фаз г витковые замыкания повреждения роторных стержней асинхронных двигателей и т. д.). Реле перегрузки 11 срабатывает по зависимой времятоковой характеристике при технологических перегрузках электродвигателя. Диоды 13 и 14 позволяют исключить прохождение тока обратной последовательности по реле 11 и тока прямой последовательности элехтродвигатет я по реле 12, Напряжение, поступающее к входным зажимам реле 11 и 15 от тока прямой последовательности равнр и Ц i , где 1с. - комплексный коэффициент пропорциональности фильтра -сока прямой последовательности; Ij - ток прямой последовательности защищаемого электродвигателя . Напряжение, поступающее к входным зажимам реле 12 и 15 от фильтра тока братной последовательности равно U2 , где k - комплексный коэффициент пропорциональности фильтра тока обратной последовательности i - ток обратной последователь-. ности защищаемого электродвигателя . Устройство работает следующим образом. При возникновении сиг метричных коротких замыканий а электродвигателе или питающем кабеле значительно увеличивается напряжение k 1 , что прив дит к срабатыванию исполнительного реле 15 от .канала тока прямой последовательности (элементы 1, 2,3, 6 и 14) при возникновении несимметричных коротких замыканий в электродвигателе при питающем кабеле значительно увеличивается напряжение kjl2.,4To также приводит к срабатыванию исполнительного реле 15, но уже от канала тока обратной последовательности (элементы 1,2,3,9,10 и 13).Величины сопротивлений плеч фильтра 3 и коэффициент трансформации разделительного промежуточного трансформатора 9 подобраны так,чтобы обеспечить условие )г.2К/ ,что позволяет иметь одинаковую чувствительность защиты к двухфазным и трехфазным коротким замыканиям. При увеличении тока нагрузки электродвигателя в результате технологических перегрузок или других причин увеличивается пропорционально напряжение k i , что приводит к срабатыванию реле перегрузки 11 по зависимой от величины тока перегрузки времятоковой характеристике через элементы 1, 2, 3 и 6. При витковых замыканиях в статорной цепи электродвигателя, неполнофазных режимах работы или повреждениях роторных стержней (асинхронных электродвигателей) появляется ток обратной последовательности в электродвигателе ij , а следовательно, и напряжение на вхсие реле 12, что приводит к срабатыванию по зависимой времятоковой характеристике чувствительного реле 12 через элементы 1, 2, 3,9 и 10. На фиг. 2 кривые 16 и 17 изображают времятоковые характеристики защиты, по токам прямой и обратной последовательностей соответственно. При построении характеристик все токи приведены в относительных единицах от номинального тока электродвигателя, а кратность пускового тока принята 5. 1 и 1,2 - токи прямой и обратной последовательностей соответственНО в относительных единицах от номинального тока двигателя. с ICPI- токи срабатывания реле отсечки по прямой и обратной последовательностям, соответственно раз ны т G Vi+nTL HNin 1ср1-Х. н „виГН-/н где Сч- Q- - суммарные проводимости реле при токах прямой и обратной последовательностей, соответственно; п - эквивалентные коэффициенты трансформации промежуточных и разделительного трансформаторов в цепях токов прямой и обратной последовательностей, соответственно;- коэффициент надежное- ти, равный 1,5-2; пусковой ток двигателя ток обратной последовательности при двухфазных коротких замыка ниях вне зоны действия защиты. срП срабатывания чувствительного реле обратной последователь равный нрсти, . н 2 ТН НОРЛ - ток обратной последователь ности в нормальном режиме двигателя, вызванный естес венной асимметрией сети и двигателя; - коэффициент асимметрии по току в нормальном режиме с ти, равный 0,05-0,1; .- номинальный ток двигателя. I , - ток срабатывания реле пере грузки, равный nep iгде Kpgp - коэффициент перегрузки дви гателя; t J - собственное время срабатывания реле отсечки; срЕ пах максимальное время срабаты вания чувствительного реле обратной последовательност Во избежание ложных действий защи ты при пусках двигателя оно должно несколько превышать время пуска, -tcpimin минимальное время срабатывания чувствительного реле обратной последовательноети. Во избежание ложных действий защиты при двухфа ных коротких замыканиях вн зоны, оно должно быть ija ступень выдержки бoльшetcp максимальное время срабатывания реле перегрузки, равное допустимому времени перегрузки двигателя при данном токе. сри П1-1м минимальное время срабатывания реле перегрузки, равное времени пуска двигате.пя. Описанное устройство для защиты трехфазного электродвигателя обеспечивает защиту его от междуфаэных, симметричных и несимметричных коротких замыканий в обмотке статора, от обрыва фазы или нарушения контакта в электродвигателе или питающей сети, от витковых замыканий в обмотке статopa от повреждения роторных I стержней асинхронных электродвигателей, . от несостоявщихся пусков или опрокидываний двигателя и технологических перегрузок. Дополнительное введение двух реле и диодов выгодно отличает устройство от прототипа, так как повышается чувствительность защиты к внутренним повреждениям электродвигателя, снижается общее время срабатывания защиты, обеспечивается одинаковая чувствительность защиты к симметричным и несимметричным коротким замыканиям, опре- делчется вид повреящения, приводящего к срабатыванию защиты. Формула изобретения Устройство для защиты трехфазного электродвигателя от внешних, внутренних коротких замыканий и анормальных режимов, содержащее промежуточные трансформаторы тока, подключенные к фильтрам тока прямой и обратной последовательностей, один из которых подключен к одному выпрямительному мосту, а другой через разделительный трансформатор - к другому выпрямительному мосту, и исполнительное реле, подключенное к выходам выпрямительных мостов, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности, быстродействия и надежности защиты, дополнительно введены два реле с различными времятоковыми характеристиками, одно из которых - реле перегрузки подключено к выпря-, мительному мосту/фильтра тока прямбй . последовательности, а второе - чувствительное реле обратной последовательности подключено к выпрямительному мосту фильтра тока обратной последовательности, , °б реле одноименными выводами через вновь введенные встречно-включенные диоды присоединены к идентичному выводу исполнительного реле, выполненного с вреУ4ЯТОКОВОЙ характеристикой мгновенного действия. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 103753, кл. Н 02 Н 7/08, 1956. 7297298 2. Гимоян Г. Г, Фильтровые токовые згиаиты трехфазных электродвигателей. Электричество, 5, 1972, с. 1316 (прототип).

ср т Lcea I /