Устройство для защиты электроустановки Советский патент 1981 года по МПК H02H7/08 H02H3/24 

(54) УСТРОЙСТВО для ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ

I

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для комплексной защиты различных трехфазных электроустановок.

В процессе эксплуатации электрооборудование часто оказывается в различных аварийных режимах: перегрузка, короткое замыкание, неполнофазный или нессиметричный режимы, а электропривод требует защиты также от неполного короткого замыкания (заторможенный ротор) и нулевой защиты (по требованию техники безопасности). Как правило, каждый вид защиты выполняется соответствующим аппаратом.

Известны устройства, применяемые для защиты от неполнофазных режимов. Для защиты от сверхтоков применяют токовые защиты, причем различают токовую защиту от короткого замыкания и токовую защиту от перегрузки 1.

Токовая защита от короткого замыкания, отстраиваясь от пусковых токов не может защищать от перегрузок, а защита от перегрузки работает совместно с реле времени в силу чего, имея фиксированную вьщержку на срабатывание, либо не защищает от короткого замыкания при больщих выдержках.

либо не используется перегрузочная способность оборудования из-за ложных срабатываний при кратковременных перегрузках. Часто защита от перегрузки выполняется при помощи тепловых реле, но из-за различных тепловых характеристик реле и двигателя она ненадежна. Аналогично выполняются и другие виды защиты различными специальными аппаратами. Создание комплексной защиты простым суммированием эффектов оказывается экономически нецелесообразным, а низкая надежность

10 защиты приводит к выходу до 20% электродвигателей.

Наиболее близким к предлагаемому по технической су1цности является фильтрреле, состоящий из фильтра порядка чередования фаз и исполнительного органа.

15 Если на указанное реле подать систему напряжений с обратным порядком чередования фаз, то оно сможет защищать электроустановки от неполнофазных режимов. Такие реле получили название нуль-реле. Если 20 на входе нуль-реле подана .симметричная система напряжений, то напряжение на зажимах исполнительного органа отсутствует и сигнал на выходе не изменяется. Не изменится сигнал на выходе и при обрыве двух или трех фаз. Исполнительный орган изменит свое состояние только при снижении напряжения (обрыве) в одной фазе. Для надежной защиты электродвигателей необходима высокая чувствительность устройства, обеспечиваемая применением фильтра с большим потреблением энергии 2. Однако, даже при этом обеспечивается защита только от неполнофазного режима. Высокая чувствительность необходима потому, что при обрыве фазы у работающего двигателя напряжение на его зажимах из-за наводимой в оборванной фазе ЭДС не падает до нуля, а только снижается примерно на 10-15%. Кроме того, указанное реле не защищает от перегрузок при «опрокидывании двигателя, от коротких замыканий и от самозапуска привода при восстановлении исчезнувшего напряжения. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение надежности защиты. Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее фильтр порядка чередования фаз, подключенный к фазам защищаемой сети, и исполнительный орган, введены измерительный преобразователь тока нагрузки, интегрирующее звено и пороговый элемент, выход которого подключен к исполнительному органу, а вход его - к выходу фильтра порядка чередования фаз и измерительного преобразователя тока через интегрирующее звено, а преобразователь тока включен в одну из фаз защищаемой сети. На чертеже представлена блок-схема реле защиты. Устройство защиты содержит фильтр 1 порядка чередования фаз, измерительный преобразователь 2 тока, интегрирующее звено 3, пороговый элемент 4 и исполнительный орган 5. На вход фильтра 1, подключенного параллельно нагрузке 6, подается трехфазная система напряжений. Сигнал на выходе фильтра возникает при нарушении симметрии системы напряжений либо при снижении напряжения в любой из фаз. Измерительный преобразователь 2 тока преобразуют ток нагрузки 6 в пpoпopциoнaльнde ему напряжение, которое через интегрирующее звено 3 поступает на вход порогового элемента 4. В результате производится логически-времен ная обработка сигналов и обеспечивается избирательность защиты, т. е. ее быстродействие становится зависимым от характеpa и опасности аварии. Под воздействием сигналов аварии пороговый элемент 4 срабатывает и приводит в действие исполнительный орган 5, обеспечивающий выдачу команды на отключение электроустановки или предупредительную сигнализацию. Использование новых элементов - измерительного преобразователя тока с интегрирующим звеном и порогового элемента совместно с ФПЧФ, позволяет путем логически-временной обработки информации расщирить функциональные возможности реле и обеспечить защиту от несимметрии питающих напряжений; защиту от неполнофазных режимов (обрыва 1, 2 или 3 фаз); нулевую защиту; защиту от перегрева при заторможенном роторе асинхронного двигателя; защиту от однофазного короткого замыкания; защиту от междуфазных коротких замыканий; зависимую время-токовую защиту при технологической перегрузке; защиту при разрыве стержня короткозамкнутой клет ки ротора или несимметрии фазного ротора, (последний вид защиты возможен тольдо в слабых, типа сельских, сетях. Обеспечивая комплексную защиту электроустановок, данное решение повышает надежность и долговечность электрооборудования, позволяет максимально использовать перегрузочную способность и добиться наибольшей производительности. При этом, защита обладает хорощими энергетическими показателями (потребляемая мощность не более 10 ЗА) и позволяет устанавливать порог срабатывания с точностью 2-5%. Повышение надежности защиты дает значительный народохозяйственный эффект только за счет снижения расходов на ремонт. Формула изобретения Устройство для защиты электроустановки, содержащее фильтр порядка чередования фаз, подключенный к фазам защищаемой сети, и исполнительный орган, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повыщения надежности защиты, в него введены измерительный преобразователь тока нагрузки, интегрирующее звено и пороговый элемент, выход которого подключен к исполнительному органу, а вход его - к выходу фильтра порядка чередования фаз и измерительного преобразователя тока через интегрирующее звено, а преобразователь тока включен в одну из фаз защищаемой сети. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Лобашев Г. И., Дацков И. И. Эксплуатация электродвигателей и пускозащитной аппаратуры. М., Россельхозиздат, 1972, с. 38. 2.Фабрикант В. П. и др. Элементы устройств релейной защиты и автоматики энергосистем и их проектирование. М., «Высшая щкола, 1974, с. 140-148.

г

п

II

rJU