Устройство для комплексной защиты трехфазного синхронного электродвигателя

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЛЕКСНОЙ ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗНОГО СИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ по авт. св. № 1053208, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и эффективности функционирования защиты путем исключения ложного срабатывания и перевода действия зашиты на сигнал при неисправности вторичной токовой цепи, в него дополнительно введены логические элементы «ЗАПРЕТ, один вход первого из них подсоединен к дополнительно введенному выходу блока защиты от перегрузки и другой - к выходу блока защиты от обрыва фазы, а выход - к цепи сигнализации «Обрыв вторичной токовой цепи, один -вход второго элемента подсоединен к входу блока защиты от виткового замыкания, а другой - к выходу блока защиты от обрыва фазы, а выход - к логическому элементу ИЛИ и элемент И, один вход которого подсоединен к выходу блока защиты от перегрузки, другой - к выходу блока защиты от обрыва фазы , а выход - к элементу ИЛИ. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(5И Н 02 Н 7/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

О/77ЯХ. еаза

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 1053208 (21) 3674697/24-07 (22) 19.12.83 (46) 07.04.85. Бюл. № 13 (72) С. Л. Кужеков, Е. П. Варфоломеев, В. Н. Латышева и С. П. Баранова (71) Новочеркасский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. Серго Орджоникидзе (53) 621.316.925 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 1053208, кл. Н 02 Н 7/08, 1983. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЛЕКСНОЙ ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗНОГО СИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ по авт. св. № 1053208, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и эффективности функционирования защиты путем,я(),„,1149344 д исключения ложного срабатывания и перевода действия защиты на сигнал при неисправности вторичной токовой цепи, в него дополнительно введены логические элементы

«ЗАПРЕТ», один вход первого из них подсоединен к дополнительно введенному выходу блока защиты от перегрузки и другой— к выходу блока защиты от обрыва фазы, а выход — к цепи сигнализации «Обрыв вторичной токовой цепи», один вход второго элемента подсоединен к входу блока защиты от виткового замыкания, а другой — к выходу блока защиты от обрыва фазы, а выход — к логическому элементу ИЛИ и элемент И, один вход которого подсоединен к выходу блока защиты от перегрузки, другой — к выходу блока защиты от обрыва фазы, а выход — к элементу ИЛИ;

1149344

10

55

Изобретение относится к релейной защите и может быть использовано для защиты трехфазных электродвигателей от внешних н внутренних коротких замыканий и анормальных режи мов.

По основному авт. св. г1ь 1053208 известно устройство для защиты синхронного электродвигателя, содержащее датчики фазного напряжения и фазного тока с преобразователем ток — напряжение на выходе, блоки токовой отсечки и защит от перегрузки, от виткового замыкания в обмотке статора, от неполнофазного и от асинхронного режимов, входы которых подсоединены к соответствующи м датчикам, а выходы — через элемент ИЛИ к блоку исполнительного органа, и блок изменения уставок срабатывания, вход которого подключен к выходу схемы сравнения блока защиты от асинхронного режима, а выход — к входу схемы сравнения блоков токовой отсечки и защиты от виткового замыкания.

У стр ой ство пред на зн аче но дл я з ащ иты синхронных электродвигателей от всех видов повреждений и анормальных режимов. Осуществлено распознавание почти всех повреждений и анормальных режимов (1).

Однако известное устройство не способно отличать обрыв провода вторичной токовой цепи от неполнофазного режима работы электродвигателей и от виткового замыкания в обмотке статора. И поэтому при обрыве вторичной токовой цепи срабатывает защита от обрыва фазы в цепи двигателя 30 и выдает сигнал на отключение электродвигателя. Таким образом произойдет ложное действие защиты.

При достижении блокировки срабатывания защиты от обрыва фазы в цепи двигателя при обрыве провода вторичной токовой цели произойдет ложное срабатывание защиты от виткового замыкания, имеющей большую выдержку на срабатывание, чем защита от обрыва фазы. Из этого следует, что для устранения ложного действия защи- 40 ты при обрыве провода вторичной токовой цепи необходи мо также блокировать срабатывание защиты от виткового замыкания.

Таким образом, надежность функционирования защиты оказывается низкой. При осуществлении необходимой блокировки 45 срабатывания защит обрыв провода вторичной токовой цепи необходимо выявлять, обнаруживать и сигнализировать об этом обслуживающему персоналу.

Цель изобретения — повышение надежности и эффективности функционирования защиты путем исключения ложного срабатывания и перевода действия защиты на сигнал при неисправности вторичной токовой цепи.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее датчики фазного напряжения и фазного тока с преобразователем ток — напряжение на выходе; блоки токовой отсечки и защит от перегрузки, от виткового замыкания в обмотке статора, от неполнофазного и асинхронного режимоВ, входы которых. подсоединены к соответствующим датчикам, а выходы — через элемент ИЛИ к блоку исполнительного органа, и блок изменения уставок срабатывания, вход которого подсоединен к выходу схемы сравнения блока защиты от асинхронного режима, а выход — к входу схемы сравнения блоков токовой отсечки и защиты от виткового замыкания, дополнительно введены логические элементы ЗАПРЕТ, один вход первого из них подсоединен к дополнительно введенному выходу блока защиты от перегрузки, и другой — к выходу блока защиты от обрыва фазы, а выход — к цепи сигнализации «Обрыв вторичной токовой цепи», один вход второго элемента подсоединен к выходу блока защиты от виткового замыкания, а другой — к выходу блока защиты от обрыва фазы, а выход — к логическому элементу ИЛИ, и элемент И, один вход которого подсоединен к выходу блока защиты от перегрузки, другой — к выходу блока защиты от обрыва фазы, а выход— к элементу ИЛИ.

Отличительным признаком изобретения является наличие вновь введенных логических элементов ЗАПРЕТ и И, образующих блок функционального котроля (БФК), и дополнительного выхода защиты от перегрузки. Введение БФК и выхода защиты от перегрузки позволило осуществить распознавание: обрыв провода вторичной токовой цепи от обрыва фазы в цепи двигателя, обрыв провода вторичной токовой цепи от виткового замыкания в обмотке статора, что в свою очередь позволило предотвратить ложное срабатывание защиты от обрыва фазы и защиты от виткового замыкания и осуществить сигнализацию о наличии перегрузки и обрыва провода вторичной токовой цепи. Срабатывание пускового органа защиты от перегрузки происходит при 1,111„, номинального тока.

Срабатывание защиты от виткового замыкания происходит при достижении уровня несимметрии фазных токов 14Я и выше с задержкой времени, превышающей на ступень время срабатывания защиты от обрыва фазы, которая срабатывает при достижении несимметрии токов 90Я и выше.

Сопоставление одновременно информации с выходов этих трех защит с помощью

БФК дает возможность определить вид повреждения и анормального режима: перегрузку, витковое замыкание, обрыв фазы и обрыв провода вторичной токовой цепи и. принять соответствующие меры: сигнализировать или отключать электродвигатель, исключающие ложное срабатывание устройства в целом.

На чертеже представлена блок-схема устройства для комплексной защиты трехфазного синхронного электродвигателя от внеш1149344

55 них и внутренних коротких замыканий и анормальных режимов.

Устройство содержит датчики тока с преобразователем ток — напряжение на выходе и датчики фазного напряжения 1, максимальную токовую защиту 2, содержащую блоки защиты от перегрузки 3 и токовой отсечки

4 и элемент ИЛИ 5, выход которого подсоединен к блоку 6 исполнительного органа, защиту от несимметричного режима 7, содержащую блоки 8 защиты от виткового замыкания и защиты от обрыва фазы в цепи двигателя 9 и элемент ИЛИ 10, выход которого подсоединен к блоку 6, блок 11 защиты от асинхронного режима, один выход которого через элемент ИЛИ 12 подсоединен к блоку 6, блок 13 изменения уставок срабатывания, .выход которого подсоединен к другому выходу блока 11, а выходы — один к схеме сравнения блока 4, другой — к схеме сравнения блока 8, и блок

14 функционального контроля, содержащий элементы «Запрет †» 15, один вход которого подсоединен к выходу блока 9, другой (блокирующий) — к дополнительно введенному выходу блока 3, а выход подсоединен к цепи сигнализации «Обрыв вторичной токовой цепи» вЂ” «Запрет — 2» 16, один вход которого подсоединен к выходу блока 8, другой (блокирующий) — к выходу блока 9, а выход подсоединен к элементу ИЛИ 10, и элемент

И, один вход которого подсоединен к выходу блока 9, другой — к выходу блока 3, а выход подсоединен к элементу ИЛИ 10.

Введенный дополнительно выход блока 3 перегрузки выполнен на двух замыкающих и размыкающем контактах герконового реле.

Выход блока 8 защиты от виткового замыкания выполнен на замыкающем контакте герконового реле. Выход блока 9 защиты от неполнофазного режима выполнен на одном замыкающем и на одном размыкающем контактах герконового реле.

Логические элементы БФК выполнены следующим образом.

Элемент «Запрет — 1» 15 создан на основе последовательного соединения размыкающего контакта (блокирующий вход) введенного выхода блока 3 и замыкающего контакта 9.

Элемент «Запрет — 2» 16 создан на основе последовательного соединения размыкающего контакта (блокирующий вход) блока 9 и замыкающего контакта блока 8.

Элемент И создан на основе последовательного соединения замыкающего контакта блока 9 и второго из замыкающих контактов введенного выхода блока 3.

Устройство работает следующим образом.

При возникновении перегрузки срабатывает пусковой орган блока 3, который без выдержки времени вызывает срабатывание герконового реле. Последнее, срабатывая, размыкает один и замыкает два контакта, через один из них проходит сигнал «Пере5

50 грузка». При возникновении обрыва фазы (неполнофазный режим работы электродвигателя) в цепи двигателя значение тока в оставшихся фазах возрастает до 1,73 1но» .

Уровень несимметрии фазных токов при этом равняется 100О .

Первым без выдержки времени срабатывает пусковой орган блока 3 и вызывает размыкание одного и замыкание двух контактов. Через один из замыкающий контактов проходит сигнал «Перегрузка» на сигнализацию, вызывая ее работу. Через другой замыкающий контакт проходит сигнал на один из входов элемента И 17, через размыкающий контакт проходит сигнал на блокирующий вход элемента «Запрет — 1» 15, запрещая его работу.

С выдержкой времени, равной t

15. При наличии сигналов на обоих входах элемент И 17 открывается. Сигнал о срабатывании блока 9 через элементы И 17 поступает на блок 6, через элемент ИЛИ 10 на отключение электродвигателя (сигнал о срабатывании блока 9 проходит через замыкающие контакты блока 8 и блока 3).

При наличии сигнала на запрещающем (блокирующем) входе элемента «Запрет — 1»

15 сигнал о срабатывании блока 9 через элемент «Запрет — 2» 16 не проходит (сигнал о срабатывании блока 9 проходит через его замыкающий контакт и не проходит через размыкающий контакт блока 3).

Таким образом, при взаимодействии элементов БФК выявляется повреждение «Обрыв фазы» и выдается сигнал (команда) на отключение электродвигателя. При этом блок 8 сработать не успевает как отключается электродвигатель.

При возникновении виткового короткого замыкания в обмотке статора максимальный уровень несимметрии фазных то-. ков может повыситься до 70Я (при 100Я замыкании витков обмотки одной фазы) . При этом блок 9 защиты от обрыва фазы не срабатывает. С выдержкой времени t G1

0,75 с сработает блок 8 защиты от виткового замыкания. Сигнал о срабатывании блока

8 проходит через элемент «Запрет — 2» 16 (замыкающий контакт блока 8 и размыкающий контакт блока 9) и элемент ИЛИ 10 на блок 6 для отключения двигателя. Таким образом выявляется повреждение «Витковое короткое замыкание».

При возникновении обрыва провода во вторичной токовой цепи в токах двигателя симметрия не нарушается, но на входы блоков защиты от неполнофазного режима блока 9 и защиты от виткового замыкания блока 8 от датчиков тока поступает ин1149344

Составитель Л. Корнеева

Техред И. Верес Корректор Л. Пилипенко

Тираж 620 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Редактор Н. Бобкова

3aказ 1921 39 формация о наличии обрыва фазы, так как во вторичной цепи отсутствует ток одной фазы. Блок 9 защиты от обрыва фазы срабатывает. Сигнал о срабатывании поступает на входы всех элементов БФК. Однако сигнал проходит только через элемент «Запрет — 1» 15 (замыкающий контакт блока 9 и размыкающий контакт блока 3) на сигнализацию «Обрыв вторичной токовой цепи»

После срабатывания блока 9 срабатывает блок 8. Сигнал о срабатывании блока 8 по- 10 ступает на вход элемента «Запрет — 2» (замыкающий контакт блока 8 и размыкающий контакт блока 9), так как элемент «Запрет — 2» закрыт, то сигнал о срабатывании блока 8 через него не проходит.

Таким образом, при взаимодействии элементов БФ К выявляется поврежден ие

«Обрыв вторичной токовой цепи» и выдается сигнал на сигнализацию:«Обрыв вторичной токовой цепи».

П рим ен ение изобретен ия позволит комплексной защите электродвигателя исключить ложное срабатывание защиты и отключение электродвигателя, что повысит коэффициент его использования и выпуск продукции, а также позволит расширить функциональные возможности защиты, а именно осуществлять функциональный контроль исправности вторичных токовых цепей, что позволит повысить надежность устройства и снизить расходы на его обслуживание.