Устройство для защиты трехфазной электроустановки от аварийных режимов

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты электроустановок с трехфазным напряжением питания от аварийньк режимов, характеризующихся повышением их рабочего тока, например от возникновения токов дугового или металлического короткого замыкания в шахтных,электросетях. Целью изобретения является упрощение, а также повьппение надежности. Цель достигается тем, что измеряют фазные токи электроустановки и в блоках производят сравнение двух электрических величин . В качестве первой величины используют сигналы, пропорциональные интервалу времени между моментом равенства мгновенных значений каждой пары фазных токов как положительной, так и отрицательной полярности и моментом последующего прохождения нулевого значения током опережающей фазы из этой пары фазных токов, а в качестве второй величины - сигнал, пропорциональный заданному. В случае превышения первой величиной второй величины производят защитное отключение электроустановки. 1 з.п. ф-лы, 5 ил. с S

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 Н 02 Н 3 08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21). 3989837/24-07 (22) 17. 12.85 (46) 29.02.88. Бюл. У 8 (71) Донецкий политехнический ин. ститут (72) И.Т.Сидоренко, К.Н.Маренич и Б.Д.Борисов (53) 621.316.925(088.8) (56) Электрификация горных работ./

/Под ред. С.А.Волотковского. Киев:

Вища школа, 1980, с. 183-184.

Беркович M.À. и др. Основы техники релейной защиты. М.: Энергоиздат, 1984, с. 79-81. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗНОЙ

ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ ОТ АВАРИЙНЫХ РЕЖИМОВ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты электроустановок с трех фазным напряжением питания от аварийных режимов, характеризующихся повышением их рабочего тока, например от

„„SU„„1377946 А 1 возникновения токов "дугового или металлического короткого замыкания в шахтных. электросетях. Целью изобретения является упрощение, а также повышение надежности. Цель достигается тем, что измеряют фазные токи электроустановки и в блоках производят сравнение двух электрических величин. В качестве первой величины используют сигналы, пропорциональные интервалу времени между моментом равенства мгновенных значений каждой пары фазных токов как положительной, так и отрицательной полярности и моментом последующего прохождения нулевого значения током опережающей фа- д зы из этой пары фазных токов, а в качестве второй величины — сигнал, пропорциональный заданному. В случае превьюенин первой вепипиной второй величины производят защитное отключение электроустановки. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

137794b

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты электроустановок с трехфазным напряжением питания от аварий5 ных режимов, характеризующихся повышением их тока, например от "дуговых" замыканий пли от металлических коротких замыканий в шахтных электрических сетях. 1О

Целью изобретения является упрощение, а также повышение надежности путем выявления процесса нарастания амплитуды периодического сигнала.

На фиг. 1 изображена схема устрой- 15 ства; на фиг. 2 — схема фазосравнивающего блока; на фиг. 3 — диаграммы напряжений фазосравнивающего блока; на фиг. 4 — диаграммы фазных токов трехфазной сети и напряжений в блоках 20 предлагаемого устройства в процессе возникновения короткого замыкания; на фиг. 5 — диаграммы напряжений фазосравнивающего блока при различной интенсивности повышения фазных токов 25 сети.

Устройство содержит три датчика

f — 3 тока, включенные в соответствующие фазы трезфазной сети, три фазосравнивающих блока 4 — 6, выходы .30 которых через элемент ИЛИ 7 подключены к исполнительному элементу 8 защитного отключения электроустановки. Выходы датчиков 1 — 3 тока первой — третьей фаз подключены к пер35 вым входам соответственно первого— третьего фаэосравнивающих блоков 4—

6 и к вторым входам соответственно третьего 6, первого 4 и второго 5 фазосравнивающих блоков. Устройство снабжено блоком 9 задания уставки, который подключен к третьим входам фаэосравнивающих блоков 4 — 6.

Каждый фазосравнивающий блок содержит два измерительных канала 10 и 11, выходы которых через элемент

ИЛИ 12 подключены к входу формирователя 13 пилообразного напряжения.

Выход последнего соединен с неинвертирующим входом.компаратора 14, выход которого является выходом фазосравни«50 вающего блока, а инвертирующий вход— третьим входом фаэосравнивающего блока. Измерительные каналы 10, 11 содержат по одному логическому элементу И соответственно 15 и 16 и по два компаратора соответственно 17, 18 и 19, 20. Компараторы 17 и 19 включеI ны по схеме нуль-органа, т.е. одним из своих входов компаратор l7 — инвертирующим и компаратор 19 — неинвертирующим подключены к общему выводу устройства. Выходы компараторов

17, 18 и 19, 20 подключены к входам логических элементов И соответственно 15 и 16. Выходы элементов И 15 и 16 являются выходами измерительных каналов соответственно 10 и 11. В первом измерительном канале 10 неинвертирующий вход второго компаратора 17 соединен инвертирующим входом третьего компаратора 18 и подключен к первому входу фазосравнивающего блока, к второму входу которого подключен неинвертирующий вход третьего компаратора 18. Во втором измерительном канале 11 инвертирующий вход четвертого компаратора 19 соединен с неинвертирующим входом пятого компаратора 20 и подключен к первому входу фазосравнивающего блока, к второму вхо" ду которого подключен инвертирующий вход пятого компаратора 20.

В качестве датчика тока может быть использован трансформатор тока, нагруженный резистором. Цри этом один из выводов трансформатора тока предназначен для подключения к соответствующим фазосравнивающим блокам, а второй — для подключения к общему выводу устройства.

Устройство работает следующим образом.

Электроустановка питается трехфазной системой токов, в которой ток первой фазы (фазы A) является опережающим по отрошению к току второй фазы (фазы В), а последний — опережающим по отношению к току третьей фазы (фазы С). Эти токи преобразуются датчиками тока соответственно 1

3 в пропорциональные напряжения и подаются на входы фазосравнивающих блоков 4-6. Действие каждого из этих блоков заключается в следующем. Напряжение, пропорциональное току опережающей фазы (например, фазы А), подается с выхода датчика 1 тока этой фазы на первый вход фазосравнивающего блока 4. На второй вход этого блока подается напряжение, пропорциональное току отстающей фазы (например, фазы В), с выхода датчика 2 тока этой фазы; В этом фазосравнивающем блоке напряжение, пропорциональное току опережающей фазы, подается на неинвертирующий вход компаратора — нуль1377946 органа 17 и на инвертирующий вход компаратора 19. Поэтому с выходов этих компараторов 17 и 19 снимаются прямоугольнйе импульсы 17 и 19, совпадающие соответственно с положительными и отрицательными полуволнами тока опережающей фазы (ТА). Напряжения, пропорциональные току опережающей фазы, подаются на инвертирующий вход компаратора 18 и на неинвертирующий вход компаратора 20. На инвертирующий вход компаратора 20 и на неинвертирующий вход компаратора 18 подаются напряжения, пропорциональ ные току отстающей фазы (ХВ). Поэтому с выхода компаратора 18 снимаются прямоугольные импульсы Б, совпадающие по фазе с участками синусоиды тока отстающей фазы, превышающими мгно-20 венные значения тока оп< режающей фазы. С выхода компаратора 20 снимаются импульсы U<,, совпадающие по фазе с участками синусоиды тока опережающей фазы, превышающими мгновенные 25 значения тока отстающей фазы.

С выходов компараторов 17 и 18 импульсы U,„ и U подаются на входы логического элемента И 15. С выхода последнего снимается импульс 15, пе- 30 редний фронт которого совпадает с моментом равенства мгновенных значений токов опережающей и отстающей фаз (I z и I>) в области положительных полуволн. Задний фронт импульса Uсовпадает с точкой пересечения током опережающей фазы (I ) нулевого значеА ния при убывании.

С выходов компараторов 19 и 20 импульсы U и U <, подаются на входы логического элемента И 16, с выхода последнего снимается импульс U передний фронт которого совпадает с моментом равенства мгновенных значений токов опережающей и отстающей 45 фаз (I А и I<) в области отрицательных полуволн. Задний фронт импульса

U, совпадет с точкой пересечения током опережающей фазы (IÄ) нулевого значения при возрастании.

Импульсы U и П подаются через

1 элемент ИЛИ (V, ) на вход формирователя 13 пилообразного напряжения, с выхода которого снимаются пилообразные импульсы У„ . Их амплитуда зависит от длительности входных импуль55 сов Б,,,U « . Пилообразные импульсы подаются на неинвертирующий вход компаратора 14. На инвертирующий вход последнего с выхода блока 9 уставки подается напряжение уставки Б,. При превышении импульсом U, величины напряжения уставки Б с выхода ком3 паратора 14 снимается импульс U„,,,. который воздействует на элемент 8 защитного отключения электроустановки.

Аналогично контролируется состояние токов второй В и третьей С фаз (посредством датчиков 2, 3 тока и фазосравнивающего блока 5), а также третьей С и первой А фаз (посредством датчиков 3, 1 тока и фазосравнивающего блока 6).

При отсутствии аварийного режима (точки I4, I, I и сигналы U U

U „,U «,U, Ha фиг. 3 обозначены пунктирными линиями) значения токов всех фаз питающей сети одинаковы.

Интервалы между точками пересечения мгновенных значений фазных токов одинаковы, и длительность импульсов U t, U,U, составляет 30 эл. град. Амплитуда импульса U„ не достигает значения напряжения уставки U, и на выходе компаратора 14 импульс аварийного отключения электроустановки (U ) отсутствует. Для упрощения на фиг. 3 5 изображены диаграммы напряжений одного из трех фазосравнивающих блоков, а именно блока 4, который контролирует состояние токов фаз

А и В обеих полярностей.

В случае нарастания тока в сети амплитуды токов последующих (отстающих) фаз в течение некоторого времени превосходят значения амплитуд предыдущих (опережающих) фаз. При этом момент пересечения мгновенных значений токов фаз (например, А и В) удаляется от точки последующего пересечения током опережающей фазы из этой пары фазных токов нулевого значения. Длительность импульсов U, (U .„ ), U, возрастает, что ведет к повышению амплитуды импульса Б 1 .

При достижении последним значения напряжения уставки U срабатывает компаратор 14 и на его выходе формируется сигнал U защитного отключения электроустановки.

При возникновении "лугового" или

"металлического" короткого замыкания имеют место периодические „ и апериодические i с, составляющие тока замыкания i:. Последние приводят к броску амплитуд токов, в течение которого (в интервале времени, — "., на

1377946 фиг.4) в различных фазах сети соотношение фазных токов таково, что абсолютные значения амплитуд токов отстающих фаз превышают значение ампли5 туд токов опережающих фаз. Поэтому точки пересечения токов отстающей и опережающей фазы (моменты времени, — ) удаляются влево от моментов последующего пересечения нулевого 10 значения токами соответствующих опережающих фаз ° В результате увеличивается длительность импульсов U

Б „,П,,Б, что приводит к повышению амплитуды пилообразных импульсов

U <, в фазосравнивающих блоках 4 — 6.

В моменты превышения этими импульсами значения напряжения уставки 9 будут сформированы импульсы U < защитного отключения электроустановки 20 в соответствующих блоках 4 — 6. В данном случае импульс аварийного отключения U, будет сформирован уже в момент времени i „ (по сигналу U„ сформированному, начиная с момента 25 времени 0, фиг. 4).

Изменяя значение напряжения уставки U> можно сделать защиту нечувствительной к рабочим нарастаниям тока, характеризующимся меньшей интенсивностью (интервал времени „ — "„ на фиг. 5), чем в аварийных режимах.

Таким образом, согласно изобретению упрощается устройство защиты, повышается его надежность путем выявления процесса нарастания периодического трехфазного тока электроустановки, которое сопутствует возникновению ряда аварийных режимов ("металДУгoBblx ) sBMblKB.HHH> 40 перегрузок электродвигателей и др., в результате которых имеет место выход из строя электротехнического и иного оборудования. Применительно к щахтным электрическим сетям метал- 4 лические" и "дуговые" замыкания могут также привести к воспламенению и взрыву метановоздушной смеси в атмосфере шахты. формула изобретения

1. Устройство для защиты трехфазной электроустановки от аварийных режимов, содержащее датчики тока соответствующих фаз, три фазосравнивающих блока, выходы которых через логический элемент HJIH подключены к входу исполнительного элемента защитного отключения электроустановки, при этом выходы датчиков тока первой, второй и третьей фаз подключены к первым входам соответственно первого, второго и третьего фазосравнивающих блоков, отличающееся тем, что, с целью упрощения, а также повышения надежности путем выявления процесса нарастания амплитуды периодического сигнала, в него дополнительно введен блок задания уставки, выходы датчиков тока первой, второй и третьей фаз подключены к вторым входам соответственно третьего, первого и второго фазосравнивающих блоков, а выход блока задания уставки соединен с третьими входами всех фазосравнивающих блоков.

2. Устройство по п. 1, о т л ич ающе е ся тем, что каждыйфазосравнивающий блок содержит два измерительных канала, выходы которых через логический элемент ИЛИ подключены к входу формирователя пилообразного напряжения, выход последнего соединен с неинвертирующим входом компаратора, выход которого является выходом фазосравнивающего блока, а инвертирующий вход — с третьим входом фазосравнивающего блока, при этом каждый измерительный канал содержит соответственно первый и второй логические элементы И, соответственно второй и третий, четвертый и пятый компараторы, второй и четвертый компараторы включены по схеме нуль-органа, выходы второго, третьего, а также четвертого, пятого компараторов сое динены с входами соответственно первого и второго логических элементов И, выходы которых являются выходами соответственно первого и второго измерительных каналов, в первом измерительном канале неинвертирующий вход второго компаратора соединен инвертирующим входом третьего компаратора и является первым входом фазосравнивающего блока, вторым входом которого является неинвертирующий вход третьего компаратора, во втором измерительном канале инвертирующий вход четвертого компаратора соединен с неинвертирующим входом пятого компаратора и подключен к первому входу фаэосравнивающего блока, к второму входу которого подключен инвертирующий вход пятого компаратора.

1377946

А В С

Фие. 1 15

019

Ьп

01Р f3

1377946

1377946 (Pgc. 5

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4

Uyg

Uà

Ufg

UzO /е

Ug и„

Составитель К.Шилан

Редактор Н.Слободяник Техред Л.Сердюкова Корректор В.Бутяга

Заказ 882/50 Тираж 649 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

1

t