Способ защиты электрической машины от коротких замыканий

 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты электрической машины от коротких замыканий. Цель изобретения - повышение точности определения повреждений секции. При витковом замыкании в какой-либо секции появляется ток в короткозамкнутых витках и напряжение на выходе кольцевого датчика 1 резко возрастает, формирователь 3 выдает сигнал на отключение выключателя 4. Последний отключается, ток в короткозамкнутом витке начинает медленно снижаться. На выходе порогового элемента 24 одной из ячеек 21i...21n. подключенной к датчику, расположенному напротив поврежденной секции, появляется, а на выходе инвертора 23 исчезает напряжение логической 1. Элемент ПАМЯТЬ переключается в единичное состояние . На вход элемента И 25 через замкнувшийся блок-контакт выключателя 4 поступает логическая 1, и сигнал с выхода элемента ПАМЯТЬ проходит на вход указателя поврежденной секции. Информация о номере поврежденной секции сохраняется до тех пор, пока не будет включен выключатель 4 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s Н 02 Н 7/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ (21) 4772586/07 (22) 20,12,89 (46) 30.06,92. Бюл. N. 24 (71) Павлодарский индустриальный институт (72) Б.Б.Каратаев, М.Я. Клецель. А, Н;Метельский, А.В.Мануковский. А.Г.Кошель и

С.В.Рузов (53) 621.316,925 (088.8) (56) Гимоян Г,Г. Релейная защита горных электроустановок, М.: Недра, 1978.

Авторское свидетельство СССР

N 1046825,,кл. Н 02 Н 7/08, 1983.

Авторское свидетельство СССР

N 1495896,,кл. Н 02 Н 7/08, 1989. (54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

МАШИНЫ ОТ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ (57) Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты электрической машины от кОротких замыканий. Цель изобретения — повышение точности опреде„„5U ÄÄ 1744750 А1 ления повреждений секции. При витковом замыкании в какой-либо секции появляется ток в короткозамкнутых витках и напряжение на выходе кольцевого датчика 1 резко возрастает, формирователь 3 выдает сигнал на отключение выключателя 4. Последний отключается, ток в короткозамкнутом витке начинает медленно снижаться. На выходе порогового элемента 24 одной из ячеек

211...21n, подключенной к датчику, расположенному напротив поврежденной секции, появляется, а на выходе инвертора 23 исчезает напряжение логической "1", Элемент

ПАМЯТЬ переключается в единичное состояние, На вход элемента И 25 через замкнувшийся блок-контакт выключателя 4 поступает логическая "1", и сигнал с выхода элемента ПАМЯТЬ проходит на вход указателя поврежденной секции. Информация о номере поврежденной секции сохраняется до тех пор, пока не будет включен выключатель

4. 1 ил.

1744750

10

20

40

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты электрической машины от коротких замыканий.

Известен способ защиты электрической машины от коротких замыканий в обмотке статора, при котором измеряют составляющие токов прямой и обратной последовательности, и если эти токи больше определенной величины, отключают электрическую машину от сети.

Онако защиты по этому способу недостаточно чувствительны к витковым замыканиям; так как способны выявлять замыкание не менее 5 — 7% витков фазы, в то время как число витков в секции для электродвигателей, например мощностью выше 20 кВт, составляет менее 2% от витков фазы и защита не будет чувствовать замыкание витков одной секции.

Известен также способ, позволяющий получить достаточно чувствительные защиты.

Однако определить поврежденную секцию с помощью устройств по указанным способам невозможно.

Наиболее близким к изобретению является способ защиты электрической машины от коротких замыканий и определения места повреждения путем измерения величины индукции магнитного поля лобового рассеяния обмоток с помощью датчиков, расположенных в зоне лобовых частей, сравнения величины индукции с заданной величиной и формирования выходного сигнала на отключение машины и сигнала, указывающего поврежденную секцию.

Этот способ позволяет повысить чувствительность защиты и выявить поврежденную секцию обмотки статора, что обладает рядом недостатков, Так, датчики вращают(они могут деформироваться или смещаться, так как подвергаются воздействию сил, возникающих при вращении), сравнивают магнитные потоки двух разных точек, причем при измерении все время присутствуют мешающие магнитные поля (помехи), созданные токами, протекающими в неповрежденных фазах и витках (они особенно велики, если замыкание произошло при пуске), Поэтому приходится или отстриваться от помех или применять методы по их компенсации, Все это ухудшает точность измерений, а следовательно, и точность определения поврежденной секции. По тем же причинам реализация способа технически сложна, Цель изобретения — повышение точности определения поврежденной секции, Поставленная цель достигается тем, что в способе защиты трехфазной электрической машины от коротких замыканий и определения места повреждения путем измерения величины индукции магнитного поля лобового рассеяния обмоток с помощью датчиков, расположенных в зоне лобовых частей, сравнения величины индукции с заданной величиной и формирования выходного сигнала на отключение машины и сигнала, указывающего поврежденную секцию, последний формируют после отключения машины от сети путем дополнительного измерения величины магнитной индукции каждой секции и сравнении ее с эталонной величиной.

Предложенный способ основан на том, что ток в короткозамкнутых витках не исчезает сразу после отключения машины от сети, и измерение магнитного потока этого тока производят после отключения машины, когда отсутствует влияние магнитных потоков, создаваемых всеми другими токами фаз, что технически легко осуществимо.

Способ позволяет уменьшить время и трудоемкость поиска поврежденной секции и ремонта обмотки статора.

На чертеже представлена структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ в машине, обмотка статора которой содержит 16 секций, Устройство содержит кольцевой датчик

1, закрепленный внутри электрической машины 2 напротив лобовых частей обмотки статора таким образом, что плоскость кольца перпендикулярна оси машины, а его геометрический центр находится на этой оси.

Формирователь 3 отключающего сигнала, выключатель 4 электрической машины, точечные датчики 5 — 20, каждый из которых закреплен напротив середины лобовой части секции обмотки статора; блоки 21 — 21 выявления поврежденной секции и указатель 22 поврежденной секции, причем выход кольцевого датчика подключен к формирователю 3 отключающего сигнала, выход формирователя — к отключающей цепи выключателя 4. Первые входы всех блоков выявления поврежденной секции подключены к входам указателя 22 поврежденной секции, а каждый блок выявления поврежденной секции содержит инвертор

23, пороговый элемент 24, элемент ПАМЯТЬ

25 и элемент И 26, При этом соединенные между собой вход инвертора и первый вход элемента И образуют первый вход блока выявления секции, вход порогового элемента является вторым входом упомянутого блока, а выход элемента И является выходом этого блока; информационный вход элемента ПАМЯТЬ подключен к выходу порогового элемента, а вход сброса — к вы1744750

Составитель Б.Каратаев

Техред М,Моргентал Корректор Т,Палий

Редактор М.Келемеш

Заказ 2201 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 ходу инвертора, выход элемента ПАМЯТЬ подключен к входу элемента И, Устройство работает следующим образом.

В исходном режиме (выключатель отключен, машина исправна, а ее ротор неподвижен) напряжения на выходах всех датчиков равны нулю и блок-контакт выключателя замкнут. Через него напряжение логической "1" подается на входы инверторов и первые входы элементов И, напряжения на выходах инверторов и пороговых элементов равны нулю, поэтому элементы ПАМЯТЬ сохраняют свое предыдущее (нулевое, см.далее) состояние, а сигналы на выходах элементов И повторяют выходные сигналы элементов ПАМЯТЬ, и информация на дисплее указателя поврежденной секции отсутствует.

При пуске машины все пороговые элементы срабатывают. так как их порог выбран равным K

ПАМЯТЬ остаются в нулевом состоянии, так как еще до появления сигнала на выходах датчиков блок-контакт выключателя 4 размыкается, на входах инверторов и первых входах элементов И появляется напряжение логического "0", а на входы сброса эле- . ментов ПАМЯТЬ подается логическая "1": напряжения на выходах элементов И не изменяются, и указатель поврежденной секции не срабатывает.

Напряжение на выходе кольцевого датчика, измеряющего суммарный магнитный поток лобовых частей обмотки статора, равно нулю во всех режимах, кроме замыкания витков обмотки одной фазы.

При витковом замыкании в какой либо секции появляется ток в короткозамкнутых витках и напряжение на выходе кольцевого датчика резко возрас гает, формирователь 3 выдает сигнал на отключение выключателя.

Последний отключается, ток в короткозамкнутом витке начинает медленно снижаться, На выходе порогового элемента одной из ячеек 21 — 21n, подключенной к датчику, расположенному напротив поврежденной секции, появляется, а на выходе инвертора 23 исчезает напряжение логической "1", элемент ПАМЯТЬ переключается в единичное состояние, на верхний (по схеме) вход элемента И через замкнувшийся блок-контакт выключателя 4 поступает логическая "1", и сигнал с выхода элемента ПАМЯТЬ проходит на вход указателя поврежденной секции. Информация о номере поврежденной секции сохраняется до тех пор, пока не будет включен выключатель 4, Таким образом, предлагаемые способ и . устройство для защиты от замыканий в обмотке статора обеспечивают не только высокую чувствительность защиты, но и высокую точность обнаружения поврежденной секции, осуществляется после отключения электрической машины, в то время. когда в последней величина тока во всех секциях обмотки, кроме поврежденной, равна нулю.

Формула изобретения

Способ защиты электрической машины от коротких замыканий и определения места повреждения путем измерения величины индукции магнитного поля лобового рассеяния обмоток с помощью датчиков, расположенных в зоне лобовых частей, сравнения величины индукции с заданной величиной и формирования выходного сигйала на отключение машины и сигнала. указывающего поврежденную секцию, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения точности определения поврежденной секции, упомянутый сигнал, указывающий поврежденную секцию, формируют после отключения машины от сети путем дополнительного измерения величины магнитной индукции каждой секции и сравнения ее с эталонной величиной.