Способ проверки и настройки электротепловых реле защиты трехфазных асинхронных электродвигателей

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР .

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4866568/07 (22) 12.06.90 (46) 07.03.92. Бюл, М 9 (71) Украинская сельскохозяйственная академия (72) Н.Т.Лут, С.П.Кохановский, В.А.Наливайко, В.В,Гинтаутас и С.Г,Самсоненко (53) 621.316.925(088.8) (56) Олейник В.С. Практикум по автоматизированному электроприводу. — M. Колос, 1978, с. 120 — 121.

Авторское свидетельство СССР

N 1275577, кл. Н 01 Н 69/01, 1985. (54) СПОСОБ ПРОВЕРКИ И НАСТРОЙКИ

ЭЛЕКТРОТЕПЛОВЫХ РЕЛЕ ЗАЩИТЫ

ТРЕХФАЗНЪ|Х АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙЕЙ (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к способам калибровки и настройки приборов защиты. Цель изобретения-снижения трудоемкости, себестоимости проверки и повышение эксплуатационной надежности электротепловых реле. Предлага Изобретение относится к электротехнике, в частности к.способам калибровки и настройки приборов защиты, наиболее целесообразным является использование предлагаемого способа для проверки и йа. стройки применяющихся для защиты трехфазных асинхронных электродвигателей электротепловых релес механизмом ускоренного срабатывания при неполнофазных ре жимах питания, Известны способы проверки и настрой" ки электротепловых реле, в соответствии с,,!Й2„„1718293 А1 (si)s Н 01 Н 69/01, Н 02 Н 7/08. 5/04 ется способ проверки и настройки электротепловых реле, по которому увеличивают ток, проходя щий через нагревательные элементы электротеплового реле, защищающего трехфазный асинхронный электродвигатель. При этом измеряют величину тока и время срабатывания реле, контролируют соответствие измеренных величин время токовой характеристике и по результатам контроля судят об исправности реле,.Дополнительно увеличивают указанный ток путем создания искусственного неполнофазного режима питания защищаемого электродвигателя посредством отключения одной из фаз статорной обмотки от сети на время t, не превышающее t Ы 0,685 (l Аоп/62К )/К 2 1)

fnl /! — 0,5ls

2 2 работы электродвигателя в режиме короткого замыкания; Ki — номинальная кратность пускового тока по отношению к номинальному; I величина тока во время проверки, А: 1ном — номинальный ток электродвигателя, А. 1 ил. которыми определяют время их срабатывания при пропускании тока перегрузки через нагревательные элементы от регулируемого источника переменного тока пониженного напряжения.

Недостатком способов проверки и настройки электротепловых реле является необходимость в применении специальных стендов (например, универсального стенда сельского электрика типа МИИСП и др.); доставке их к месту установки реле или в демонтаже реле. Кроме того. эти способы не

1718293 позволяют учесть реальные аварийные режимы, .связанные с неполнофазным режимом питания электродвигателя или зятяжным пуском, Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является. способ проверки исправности максимальной токовой защиты электроустановки низкого напряжения, содержащей электродвигатель, трансформатор тока с подключенным к его вторичной обмотке амперметром, автоматический выключатель с датчиком перегруз ки и реле максимального тока, по которому увеличивают первичный ток датчика перегрузки в нормальном нагрузочном режиме работы электродвигателя при подключении параллельно электродвигателю регулируемой дополнительной нагрузки, измеряя приэтом ток и время срабатывания реле.

Недостатками известного способа являются необходимость в специальных устройствах (дополнительной нагрузке), которые имеют сравнительно большие массагабаритные показатели, а также потреб20

25 ность в выполнении дополнительных переключений в силовой цепи электродвигателя. Кроме того, достаточно трудно учесть реальные аварийные режимы, связанные с неполнофазным режимом питания электродвигателя как во время работы, так

30 и в момент пуска, вследствие которых выходит из строя большинство электродвигателей в связи с тем, что в таких аварийных режимах ток возрастает в 2 — 8 раз по срав- 35 нению с номинальным и зависит не только от электрических параметров электродвигателя, а и от характеристик электрической сети (сопротивления линии и мощности бенно проявляется в маломощных и протяжен н ых. электрических сетях, на и ример, сельскохозяйственного назначения.

Цель изобретения — снижение трудоемкости, себестоимости проверки и повышение эксплуатационной надежности электротепловых реле.

Увеличение тока, проходящего через нагревательные элементы электротеплавого.реле, путем создания искусственного непал нофазного режима питания защищаемо о электродвигателя посредством отключения одной из фаз статорной обмотки от сети, обеспечивает возрастание тока, проходящего через реле, практически

orего номинального значения до пускового в зависимости от нагрузки на валу и частоты вращения, причем для этого не требуются специальные стенды или другие устройства, исрользуемые как источник тока или регулируемая нагрузка. Кроме того, нет необходи50

55 трансформаторной подстанции), что асо- 40 мости в дополнительных подключениях специального оборудования в силовой цепи электродвигателя, так как для этого достаточно отключить один из проводников силовой цепи, при том на любом ее участке, что дает возможность не открывать герметизированные комплексные устройства управления при проведении проверок реле. Таким образом, за счет сокращения количества операций при проверке и настройке электротепловых реле с использованием искусственно созданных неполнофазных режимов длительностью, не больше допустимого времени проверки, достигается снижение трудоемкости и себестоимости по сравнению с известными способами, Кроме тога, так как при этом не требуются дополнительные устройства, обеспечивающие увеличение тока через нагревательные элементы, то это обеспечивает дополнительное снижение себестоимости работ по проверке и настройке электротепловых реле.

Искусственно созданный неполнофэзный режим питания защищаемого электродвигателя посредством отключения одной из фаз статорной обмотки ат сети обеспечивает возрастание тока через нагревательные элементы проверяемого злектротеплового реле и позволяет смоделировать наиболее часто возникающий аварийный режим в электрических сетях, связанный с обрывом фазы. Создание непалнофазного режима питания путем одновременного отключения двух фаз статорной обмотки защищаемого трехфазного электродвигателя от сети отражает достаточно рдкий аварийный режим (частота возникновения составляет да 5О от общего числа аварийных режимов) и не приводит к однозначному результату вследствие различного соединения обмоток фаз электродвигателя между собой. П ри соеди не ни и обмоток в треугольник или в звезду с невыведеннай на присоединительный щиток нулевой точкой при таком аварийном. ре>киме к двигателю подводится только одна фаза, электрическая цепь при этом не замкнутая и ток не проходит. Возрастание тока при однофазном питании может быть толька в электродвигателях с выведенной нулевой точкой обмоток статора, соединенных в звезду, которая подключена к нулевому проводнику сети. Однако такое включение двигателя на практике встречается редко. Кроме того, такой аварийный режим приводит в большинстве случаев к невозможности включения или к немедленному отключению магнитного пускателя, катушка которого включена на линейное напряжение сети.

1718293

Использование при проверке и настройке злектротепловых реле искусственно созданного иеполиофазного режима плтания защищаемого электродвигателя на время i, не превышаю цее 5 (г г

0Л5. (> /l 2 ) Ь вЂ” — 05 !йом

10 позволяет исключить выход из строя электродвигателя при проверке электротепловаго реле вследствие перегрева токоведущих частей сверх допустимых температур для изоляции данного класс". нагревостойкости.. 15

Допустимое время проверки реле в искусственно созданном неполиофазном режиме питания защлщаемогб электродвигателя (далее допустимое время проверки) обосновывается следующим об- 20

Оазом. Допустимое время работы электродвигателя при перегрузках t определяется из выра>кения

Ь р где Т вЂ” постоянная времени нагрева электродвигателя; р — коэффицие!гг тепловой п= ðåãðóçêè,,О определяемый как отношение тепловых пбтерь при перегрузке Оп к потерям в номинальном режлме Q, !>= Qr/Q!», или выразив

1 это через ток

2 2 г

P ==- -Qn/Qí = I ã/ (I íîM . Ã) =- I /I ном

Выразив допустимое время работы электродвигателя через ток, получают

12 т=-Т !. и р =- TI n — Т1п !ном 1 !ном — 2 2 2 (2)

При возникновении. аварийных ре>ки 45

i4oB, связанных с несостоящимся пjjcKQM двигателя (режим короткого замыкания), при котором I = К I!

К !йом - !йом К! — 1

Из,üipàæåêèÿ (3) имеют

К

T =- <доп/Ь

К вЂ” 1!!Одставив полученное Значение постоянной времени нагрева в исходное выражение (2;, получают

Кг !2

=-(„../Ь „ )Еп, К! — 1 1 — !йом (5) Величина т является предельной при протекании тока перегрузки. При проведе-! нли проверки длительностью, сверх указанного времени, происходит недопустимое возрастание температуры обмотки электродвигателя и его выход из строя. !,ëÿ обеспечения надежности срабатывания защиты в этом аварийном режиме время срабатывания защиты должно быть иесколы<о меньшим предельного значения, что учитывается введением коэффициента з".Овса. При расчетах защит в ниэковольтиь!х электрических сетях в большинстве случаев коэффициент запаса принимают равным 0.9. Кроме того, при этом необходимо учитывать разброс характеристик теплоBblx реле, что учитывается коэффициентом разброса, который для тепловых реле серий

PTT л РТЛ, имеющих механизмы ускоренного срабатывания при неполнофазных ре>кимах питания, равен 0,85. Таким образом, общее допустимое время проверки должно быть уменьшенным в 0,9 . 0,85 = 0,685 раза

t= 0, 8 (Тдопl(и ) Ь 2 (6)

К Iг — lt - lHoM

Указанное время характерно для трехфазисй симметричной нагрузки. Реле, защиша!Ощие от неполнофаэных режимов питания, при обрыве одной иэ фаз срабатыBBloT быстрее, чем при аналогичной симметричной токовой нагрузке, при этом величлиа уменьшения времени срабатывания зависит от тока перегрузки. Величину поправки определяют путем аналитической обработки времятоковых характеристик реле типов РТЛ, PTT с последующей аппроксимацией по методу наименьших квадратов следующей функцией:

1718293 а .!2

t(1) = К. 5l (7) а — !йом где К = 0,685 . одоп/Ь

К

К(— 1

После соответствующей математической обработки установлено, что практически длл всех диапазонов токовых перегрузок злектротепловых реле типов

РТЛ, РТТ среднеквадратическое значение коэффициента а равно 2. Разделив числитель и знаменатель выражения (7) на численное значение коэффициента а, получают окончательное значение допустимого времени проверки реле в искусственно созданНоМ неполнофазном режиме питания защищаемого электродвигателя к1 !2 = О 685, (одоп/In ) !п > > (8)

К вЂ” 1 — 05

Использование при проверке и настройке электротепловых реле искусственна созданного неполнофазного режима питания защищаемого электродвигателя посредством отключения одной из фаз статорной обмотки от сети на время l не превышающее

t 0;685 . одоп/In ) In !

6 — 1 — 0,5 !Йом позволит достичь следующих результатов, повышающих их эксплуатационную надежность: учитывать реальные аварийные режимы, т.е. влияние характеристик электрической линии и трансформаторной подстанции на величины токов путем измерения их величин ва времени, искусственного создания этих аварийных режимов и вычислением допустимого времени срабатывания с последующей настройкой реле при несоответствии фактического времени срабатывания реле с его времятоковой характеристикой или. вычисленным предельным значением времени срабатывания; производить проверку и настройку электротепловых реле при моделировании наибо- лее часта встречающихся аварийных режимов, связанных с неполнофазным питанием, а именно пуск двигателя при неполнофазном питайии, возникновение неполнофазного режима во время работы электродвигателя, не приводящее к его остановке. Необходимость проведения и роверки и настройкИ электратепловых реле в указанных режимах обьясняетсл тем, что тепловые характеристики реле не в полной мере соответствуют тепловым характеристикам электродвигателл, поэтому защита с

5 помощью электротепловых реле с наибольшей эффективностью действует при .правильной настройке реле в определенном диапазоне токовых нагрузок или при токовых нагрузках, адекватных наиболее часто

10 встречающимся аварийным режимам.

Следствием возникновения неполнофазного режима питания во время нормальной работы электродвигателя может быть или значительное увеличение тока при

15 уменьшении частоты вращения (как правило, при загрузках электродвигателя, не превышающих 0,85 номинальной), или его опрокидывание, что равносильно пуску двигателя при неполнофазном питании. Поэто- .

20 му пуск двигателя при неполнофазном питании и создание неполнафазнаго режима во время работы электродвигателя при ега загрузке, меньше номинальной, не приводящее к опрокидыванию электрадвигате25 ля, являются отражением наиболее опасных аварийных режимов. Таким образом, проверка и настройка электратепловых реле в указанных режимах в соответствии с предлагаемым способом позволяет повысить их

30 эксплуатационную надежность.

На чертеже представлена схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Устройство содержит трехфазный асинхронный электродвигатель 1 переменного

35 тока, подключенный к электрической сети через электромагнитный контактар 2 и электротепловае реле 3. На одном из силовых проводников устанавливаются токоизмерительные клещи 4. Электрический измери40 тель 5 времени подключен к линейному напрл>кению сети через размыкающий контакт 6 промежуточного реле 7, один из выводов катушки которого подключен ниже места 8 обрыва к линейному проводнику, 45 разрывом в котором создается искусственный неполнофазный режим питания защищаемого электродвигателя 1.

Устройство работает следующим образом, 50 Напря>кение. от сети подается через электромагнитный кантактар 2 и электротепловое реле 3 на электродвигатель 1. При полнафазном питании электродвигателя 1 напрлжение подается на катушку промежу55 точного реле 7, размыкающие контакты ко торого разомкнуты, поэтому электрический измеритель 5 времени отключен от сети.

При искусственном создании непалнофазного режима питания защищаемого электродвигателя в месте 8 посредством

17-18293

t 0,685. одоп/In ) In

K> 12

К1 — 1 I — 0,5 !йом где tgon — допустимое время работы электродвигателя в режиме короткого замыкания;

Ki. — номинальная кратность пускового тока по отношению к номинальному, i — величина тока во время проверки, А;

I»< — номинальный ток электродвигателя, А.

«50Б, ЮМОВ д С

Редактор И,Шулла

Техред M.Ìîðlåíòàë Корректор С,Черни

Заказ 886 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101 отключения одной из фаз статорней обмотки от сети (например, фазы В на выводе электротеплового реле 3) ток в силовой цепи и, следовательно, и через нагревательные элементы электротеплового реве возраста- 5 ет, что приводит к его срабатыванию и отключению защищаемого электродвигателя

1 от сети через определенное время. Одновременно с этим снижается напряжение с катушки промежуточного реле 7, размыкаю- 10 щий контакт 6 которого замыкается, что приводит к включению электрического измерителя времени, Величина силы тока во время испытаний контролируется посредством токоизме- 15 рительных клещей 4. При срабатывании электротеплового реле защищаемый электродвигатель отключается от сети, при этом снимается напряжение с электрического измерителя 5 времени, показания которого со- 20 ответствуют времени срабатывания проверяемого электротеплового реле 3. После этого контролируют соответствие измеренных величин (величины силы тока через нагревательные элементы электротвплово- 25

ro реле 3 и времени его срэба ыеэния) вре-. мятоковой характеристике и по реэультатам контроля судят об исправности реле.

В случае несрабатывания электротеплового реле 3 в течение допустимого времени 30 проверки, которое вычисляется для конкретного электродвигателя в соответствии с. полученным выражением, электродвигатель 1 отключается от сети оператором с помощью электромагнитного контактора 2, 35 после чего проводится настройка проверяемого электротеплового реле 3.

Таким образом, использование способа проверки и настройки электрохенловых реле позволяет уменьшить количество опера- 40 ций по переключению в силевой цепи, избежать использования специальных испытательных стендов, за счет чего уменьшаются трудоемкость и себестоимость работ при техническом обслуживании защитных аппаратов, и повысить эксплуатационную надежность реле за счет проведения контроля и настройки в реальных наиболее часто встречающихся аварийных режимах.

Формула изобретения

Способ проверки и настройки электротепловых реле защиты трехфазных асинхронных электродвигателей, при котором увеличивают ток, проходящий через нагревательные элементы электротеплового реле, защищающего трехфазный асинхронный электродвигатель, при этом измеряют величину тока и время срабатывания реле, контролируют соответствие измеренных величин времятоковой характеристике, отличающийся тем, что, с целью снижения трудоемкости, себестоимости проверки и повышения эксплуатационной надежности электротепловых реле, увеличивают укаэанный ток путем создания искусственного неполнофазного режима питания защищаемого электродвигателя посредством отключения одной из фаз статорной обмотки от сети на время t, не превышающее значение