Устройство для защиты трехфазного электродвигателя от внешних, внутренних коротких замыканий и анормальных режимов

Союз Советскнх

Соцналнстнческнх

Республик

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

< ц729?29 аюЭе эассаиюыж:

4

1 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 050675 (21) 2158760/24-07

С ПРИСОЕДИНЕНИЕМ ЗаЯВКИ М— (23) Приоритет—

Опубликовано 2504.80. Бюллетень М9 15 (51)М. Кл.2

Н 02 Н 7/08

Государственный комитет

СССР по делам. изобретений и открытий (53) УДК621. 316. .925 (088, 8) Дата опубликования описания 30. 04 . 80 (72) Авторы изобретения

Г. Г. Гимоян, Ш. A. Ароян, С. A. Шахбазян и К. А. Мирзоян (71) Заявитель

Ереванский политехнический институт им. К. Маркса (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗНОГО

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ OT ВНЕШНИХ, ВНУТРЕННИХ

КОРОТКИХ 3AMbIKAHHA И AHOPMAJIbHbIX РЕЖИМОВ

Изобретение относится к электротехнике, в частности, к технике релейной защиты трехфазных электродвигателей от внешних, внутренних корот- 5 ких замыканий и анормальных режимов, Известны токовые защиты трехфазных электродвигателей (1) .

Известно устройство для защиты трехфазного электродвигателя от внешних и10 внутренних коротких замыканий, и анормальных режимов, содержащее промежуточнце трансформаторы тока, подключенные к фильтрам тока прямой и обратной последовательностей один из которых 15 подключен к одному выпрямительному мосту, а другой через разделительный трансформатор к другому выпрямительному мосту, и исполнительное реле, подключенное к выходам выпрямительных мостов (2) . Такое устройство является наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату. Недостатками устройства является большое время отключения витЗ5 ковых замыканий, неодинаковая чувствительность к симметричным и несимметричным коротким замыканиям, недостаток устройства заключается в том, что не осуществляется индикация вида 30 повреждения, приведшего к срабатыванию защиты.

Цель изобретения — повышение чувствительности быстродействия и надежности защиты.

Это достигается тем, что в устройство для защиты трехфазного электродвигателя от внешних и 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, подключеннре к выходам выпрямительных мостов, дополнительно введены два реле с различными времятоковыми характеристиками, одно из которых — реле перегрузки подключено к выпрямительному мосту фильтра тока прямой последователь:ности, а второе — чувствительное реле обратной последовательности подключено к выпрямительному мосту фильтра тока обратной последовательности. причем оба реле одноименными выводами через вновь введенные встречно-вклю729729 ченные диоды присоединены к идентичному выводу исполнительного реле, выполненного с времятоковой характеристикой мгновенного действия.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — график результирующей времятоковой характеристики защиты по токам прямой и обратной последовательностей. 10

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 6 подключено реле 11 перегрузки, реагирую.щее на симметричные перегрузки электродвигателя, а к выходу выпрямительного моста 10 — чувствительное реле 25

12 обратной последовательности, реагирующее на внутренние и внешние короткие замыкания, йа несимметричные и неполнофазные режимы, сопровождающиеся малыми аварийными токами. К выхо- () дам выпрямительных.мостов б и 10 через два встречно-включенных диода 13 и 14 по схеме ИЛИ подключено исполнительное реле 15.

Реле 11, 12 и 15 имеют следующие назначения.

Исполнительное реле 15 — срабатывает без выдержки времени при симметричных и несимметричных коротких замыканиях в обмотке статора электродвигателя и питающем кабеле.

Чувствительное реле 12 срабатывает по ограниченно-зависимой времятоковой характеристике при повреждениях электродвигателя, сопровождаемых появлени- 45 ем малых токов обратной последовательности (обрывы фаз, витковые замыкания, повреждения роторных стержней асинхронных двигателей и т. д.).

Реле перегрузки 11 срабатывает по 5Q зависимой времятоковой характеристике при технологических перегрузках электродвигателя.

Диоды 13 и 14 позволяют исключить прохождение тока обратной последова-. тельности по реле 11 и тока прямой последовательности элехтродвигатепя по реле 12.

Напряжение, поступающее к входным зажимам реле 11 и 15 от тока прямой последовательности равно

U = k Ig, где k — комплексный коэффициент пропорциональности фильтра тока прямой последовательности; 41

I — ток прямой последовательнос1 ти защищаемого электродвигателя.

Напряжение, поступающее к входным зажимам реле 12 и 15 от фильтра тока обратной последовательности равно

2 2 2 где k — комплексный коэффициент про2 порциональности фильтра тока обратной последовательности — ток обратной последователь2 ности защищаемого электродвигателя.

Устройство работает следующим образом. При возникновении симметричных коротких замыканий в электродвигателе или питающем кабеле значительно увеличивается напряжение k I<, что при4 водит 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

Ig что также приводит к срабатываф I нию 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 kg=2K 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 привсдит K срабатыва1 МР нию реле перегрузки 11 по зависимой от величины тока перегрузки времятоковой характеристике через элементы

1, 2, Зи6.

При витковых замыканиях в статорной цепи электродвигателя, неполнофазных режимах работы или повреждениях роторных стержней (асинхронных электрбдвигателей) появляется ток обратной последовательности в электро.двигателе I» а следовательно, и напряжение k2 I2 на входе реле 12, что приводит к срабатыванию по зависимой времятоковой характеристике чувстви-. тельного 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 равной 5. I и I, — токи прямой и обратной последовательностей соответствен729729 но в относительных единицах от номинального тока двигателя.

?с@(и IcpI» токи cpaeaTkJBBHMR реле отсечки по прямой и обратной последовательностям, соответственно равны с,Р1

+ н н п

5 к К 1 =бк к --1аG

cpI- П н 7 Q(BH) l1 н 2 Я где G+ G — суммарные проводимости реле при токах прямой и обратной последовательностей, соответственно; и нп — эквивалентные коэффициенты трансформации про- 15 межуточных и разделительного трансформаторов в цепях токов прямой и обратной последовательностей, сост- ЗО ветственно;

Кн — коэффициент надежности, равный 1,5-2;

Тн — пусковой ток двигателя;

Т „ — ток обратной последовательности при двухфазных коротких замыканиях вне зоны действия защиты.

Х ;, — ток срабатывания чувствительного реле обратной последовательности, равный

Q= к К1

cÐÊ и H 2 2н и н 2 тн ноы где I — ток обратной последователь- З5

2н ности в нормальном режиме двигателя, вызванный естественной асимметрией сети и двигателя;

E „ — коэффициент асимметрии по 40 току в нормальном режиме сети, равный 0,05-0,1;

I„ — номинальный ток двигателя.

I д — ток срабатывания реле перегрузки, равный

G+ к 1 срЯ и пе,р 1 ною где Кд — коэффициент перегрузки двигателя; 50 — собственное время срабатыcpz вания реле отсечки; максимальное время срабатывания чувствительного реле обратной последовательности.

Во избежание ложных действий защиты при пусках двигателя оно должно несколько превышать время пуска.. — минимальное время срабатывания чувствительного реле обратной последовательнос-. бО ти. Во избежание ложных действий защиты при двухфазных коротких замыканиях вне зоны, оно должно быть на ступень выдержки большеФ р ..б5

„ — максимальное время срабатывания реле перегрузки, равное допустимому времени перегрузки двигателя при данном токе.

1 @, .,„ — минимальное время срабатывания реле перегрузки, равное времени пуска двигателя.

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 статорарот повреждения роторных !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, определяется вид повреждения, приводяще" го к срабатыванию защиты. формула изобретения

УстРойство для защиты трехфазного электродвигателя от внешних, внутренних коротких замыканий и анормальных ч режимов, содержащее промежуточные трансформаторы тока, подключенные к фильтрам тока прямой и обратной по- следовательностей, 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, о т л и ч а ю щ е е с я 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 прямой . последовательности, а второе — чувствительное реле обратной последовательности подключено к выпрямительному мосту фильтра тока обратной последовательности, причем .оба реле одноименными выводами через вновь введенные встречно-включенные диоды присоединены к идентичному выводу исполнительного реле, выполненного с вреМятоковой характеристикой мгновенного действия.

729729

IJ /Ф

Составитель Т. Щеголькова

Редактор В. Фельдман Техред И.Асталош Корректор lO.éàêàðåíêî

Тираж 783 Подписное

ПНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 1298/48

Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 103753, кл. Н 02 Н 7/08, 1956.

2. Гимоян Г. Г. Фильтровые токовые зашиты трехфазных электродвигателей, Электричество, 9 5, 1972, с. 1316 (прототип).