Трехфазное реле минимального напряжения для защиты асинхронных двигателей

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в релейной защите асинхронных двигателей от потери питания. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем пол

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (ч)я Н 01 Н 83/20

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

{21) 4616379/07 (22) 07.12.88 (46) 07,02.93. Бюл. М 5 (75) А.Ф.Березовский (56} Федосеев А.M. Релейная защита электрических систем. — M., Энергия, 1976, рис.11-5б, Авторское свидетельство СССР

М 1751824, кл. Н 01 H 83/20, 1987, „„SU„„1793489 А1 (54) ТРЕХФАЗНОЕ РЕЛЕ МИНИМАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ ЗМЦИТЫ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в релейной защите асинхронных двигателей от потери питания. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем пол1793489

40 учения новых кусковых и блокирующих характеристик. Селекторный блок 4 осуществляет формирование на первом 5 основном выходе сигнала максимального по модулю иэ трех входных величин, на втором 6 основном выходе сигнала разности модулей максимальной и минимальной из входных величин, на третьем 7, четвертом 8 и пятом 9 дополнительных выходах сигналов разностей между модулем максимальной величины и модулем

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в релейной защите асинхронных двигателей от потери питания, Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем получения новых пусковых и блокирующих характеристик.

На фиг,1 приведена принципиальная функциональная схема селекторного блока реле; на фиг.2 — 4 — принципиальные схемы первого, второго и третьего промежуточных блоков соответственно; на фиг.5 — принципиальная схема третьего компараторного блока реле, Трехфазное реле минимального напряжения содержит три входных преобразователя 1 — 3 переменного напряжения в постоянное напряжение, пропорциональное средневыпрямленному значению входной величины, подключенные выходами к входам селекторного блока 4, имеющего первый 5 и второй 6 основные выходы, третий 7, четвертый 8 и пятый 9 дополнительные выходы, первый промежуточный блок

10, выполненный в виде инвертирующего

Операционного усилителя 11 с резистором

12 в цепи отрицательной обратной связи и входного резистора 13, второй промежуточный блок 14, выполненный в виде инвертирующего усилителя 15 с резистором 16 в цепи отрицательной обратной связи и трех входных резисторов 17.— 19, третий промежуточный блок 20, выполненный е виде инвертирующего операционного усилителя 21 и первого 22, второго 23, третьего 24 и четвертого 25 входных резисторов, а также первого и второго компараторных блоков (второй не показан, поскольку выполнен аналогично первому). Кроме того на фиг,5 отдельно показан третий двухвходовый компараторный блок 26, Первый основной

" .выход 5 селекторного блока 4 подключен к одному выводу входного резистора 13 у бло. ка 10, Яторой основной выход 6 селекторнокаждой из входных величин, Промежуточные блоки осуществляют формирование сигналов основных и комбинированных функций, поступающих на входы компараторов, осуществляющих пуск защиты минимального напряжения синхронных двигателей при снижении напряжения в питающей сети или ее блокирование при перегорании одного или двух предохранителей в цепях измерительного трансформатора напряжения. 2 табл. 5 ил, ro блока подключен к одному выводу первоm входного резистора 22 у третьего промежуточного блока 20 и к одному входу 6 третьего компараторного блока 26, к друго-. му входу 27 которого подключен выход 27 второго промежуточного блока 14. Первый

7, второй 8 и третий 9 дополнительные выходы селекторного блока 4 подключены к одним выводам входных резисторов 17, 18 и 19 в промежуточном блоке 14, Выход 28 первого промежуточного блока 10 подключен к одним обьединенным выводам второго 23 и третьего 24 входных резисторов в промежуточном блоке 20. Селекторный блок 4 может быть выполнен, например, в виде двух последовательно включенных максиселекторов 29 и 30.

Реле работает следующим образом, На входы преобразователей 1, 2 и 3 переменного напряжения в постоянное напряжение, пропорциональное средневыпрямленному значению входной величины поступают вторичные междуфазные напряжения Оде, Uac u UcA

В общем случае модули этих напряжений могут отличаться так, что один наибольший Осаке. другой наименьший Оман, третий промежуточный U», На входах максиселекторов 29 и 30 (фиг.1) возникают напряжения, которые пропорциональны функциям из упомянутых модулей.

Сначала рассмотрим как работает селекторный блок 4 (фиг.1).

Для упрощения будет предполагать, что векторы линейных напряжений образуют равнобедренный треугольник с углом а между равными сторонами U>, третью сторону обозначим U>. Это упрощающее условие имеет место в действительности (для сетей 6 кВ) в следующих случаях;

1) угол а равен 60, а равнобедренный треугольник векторов напряжений становится равносторонним при трехфазном симметричном режиме, 1793489

Опр) + (Омакс Омин) -(Омакс 0мин).

ФГ1= Омакс.

-U »..} = -uMM «., 07 Омакс Омакс = 0

Ов-u.... - Unp

09 = Омакс Омин.

2) угол а равен Оо, а равнобедренный треугольник векторов напряжений вырождается в два равных по модулю параллельных отрезка, если произошло двухфазное короткое замыкание (к.з.) вблизи шин 6 кВ на подстанции (предельная несимметрия второго типа), 3) угол а равен 180, а равнобедренный треугольник векторов напряжений вырождается в три параллельных отрезка, из которых два равны по модулю, а третий в двое больше, если двухфазное к.з, произошло вблизи шин 35 кВ на подстанции, где через силовой трансформатор УЛ = 11, 35/6 кВ подключены шины с интересующими нас напряжением 6 кВ(предельная несимметрия первого типа).

Для равнобедренного треугольника векторов имеем следующие уравнения;

sin(а /2) = U.ò/20ð;

02/Up=(2 sin(а /2) — 2 sin (60 — ))/3, где 02 — модуль междуфазных напряжений обратной последовательности, Кроме того, в таких условиях: . если0 Ы а 60о,тоОрсоз{а/2}=0,8670лн ; если 60 а - 180, то Uт = Uлн = Uном, где Олн = U„o — модуль междуфазного (з) номинального напряжения при трехфазном симметричном режиме, П ри трехфазном симметричном режиме на первом 5 основном выходе селекторного блока 4 будет отрицательный потенциал, а также будет напряжение, которое пропорционально функции

Относительно заземленного вывода у каждого из дополнительных выходов 7, 8, 9 будут нулевые потенциалы.

Предположим: что на входной преобразователь 1 поступает междуфазное напряжение, пропорциональное модулю Омакс, на входной преобразователь 2 — модулю Uïð, на входной преобразователь 3 — модулю

UM«. В таких условиях напряжение на основном выходе 5 будет пропорционально (-Омакс), а на дополнительных выходах 7-9 селектора 4 соответственно

Таким образом, если от дополнительных выходов 7 — 9 взять сумму токов через резисторы с сопротивлениями R, то эта сумма будет пропорциональна функции

ФД1= U7+ Ua+ 09 = (Омакс

10 От дополнительных выходов 7-9 токи поступают на входы максиселектора 30, Поэтому на втором основном выходе 6 будет напряжение, пропорциональное функции

15 ФГ2= макс(07: 08; U9) = UQ =, В табл. 1 для нескольких значений угла

20 а дэны отнесенные к указанному напряжению Олн значения рассмотренных функ(з)

ЦИй ФГ2, ФД1 и функцИя 0макс = Ф 1= -(Омакс)

Для сравнения в табл,1 дана упомянутая функция U2 напряжения обратной после25 довательности, на которую реагируют исполнительный орган известного фильтра — реле ФНОП. В табл.1 также даны следующие функции, полученные путем комбинирования функциями ФГ1,Фд1,ФГ2 и

30. использованные в данном реле, Функция ФБк (блокирующая, скомбинированная из функции ФГ2 и Фд1):

ФБк = И Г2 + ИФД1; Л = 0,9; р = — 0,1

Эта функция выражена для третьего двухвходового компараторного блока (сумма на выводах 6 и 27).

Функция Фпин (пусковг я, скомбиниро40. ванная из функций фни и Ф н -):

Фпин = PôÜè + b: P = 0,5; y = 0,5 .

Эта функция выражена для выхода третьего промежуточного блока 20. В свою очередь функции бали (известная) и Ф н (новая) также получены путем комбинации:

50 Фти= — (— ФГ1+ФГ2)= -0макс + (Омакс

Чтпн= {Ж1 ФД1) Омакс+({Омакс Опр) +

+ (Омакс Омин)) = 0макс Опр Омин

1793489

Выполнен анализ явлений, происходящих в случае перегорания одного или двух высоковольтных предохранителей у пятистержневого трансформатора напряжения

6 кВ (ТН6 кВ) при двух характерных состояниях емкостного сопротивления в сети 6 кВ; а) емкость относительно большая и потому при перегорании высоковольтных предохранителей не изменяется потенциал заземленной точки у высоковольтных обмоток ТН6кВ; б) модуль емкостного сопротивления одной фазы в сети 6 кВ равен приведенному к высоковольтным виткам активному сопротивлению нагрузки у ТН6 кВ, При перегорании высоковольтного предохранителя в одной фазе, когда сеть

6 кВ в состоянии "а" или "б", междуфазные напряжения на входе реле отличаются не" значительно, а именно. имеет место несимметричный режим первого типа при угле а= 105, а максимальное из напряжений равно номинальному, При перегорании двух высоковольтных предохранителей, когда сеть 6 кВ в состоянии "а" или "б", имеет место предельной несимметричный режим второго типа (а= 0 ), а модуль каждого. из двух максимальных напряжений составляет; в состоянии "а" равен 72 Д от номинального, в состоянии "б" равен 40;,ь от номинального.

Иэ табл.1 видно, что в данном устройстве блокирующая функция ФБк путем комбинирования функций (ee составляющих) выбрана так, что будет равна -0,4 Оиом при перегорании двух высоковольтных предохранителей когда:

Q 0: ОмаксОпр=0,4Оном, Омин О, и будет равна -0,407Оиом при перегорании одного высоковольтного предохранителя, когда: й=105", Омакс = Оном: Опр =

- Омин" 0,63 Оном, Поэтому без излишних запасов при одном из условий имеем возможность выбрать блокирующую функцию в момент срабатывания Фзл.ср. равной:

Формула изобретения

Трехфазное реле минимального напря.жения для защиты асинхронных двигателей. содержащее три входных преобразователя

%II.cð.=0,4Оном/Кнд = 0,333Оном, нд = 1,2.

Приотсутствии перегорания высоковольтных предохранителей компараторный блок 26 будет допускать отключающее

5 действие в пределах 37,2 а <: 60 (несимметрия второго типа) и в пределах

60 a 92,2о) несимметрия первого типа), В табл.2 для нескольких значений угла а, которые немного выходят за пределы воз10 можного отключающего действия пусковых органов, приведены значения известной пусковой функции Фни=-U»<, а также значения комбинированной пусковой функции сии, полученной в предложенном устройст"5 ве путем сложения долей по 507 от известной функции и новой пусковой функцииФ и .

При трехфазном симметричном режиме и при несимметрии второго типа значения известной и комбинированной пусковых фуйкций

20 (отнесенные к номинальному напряжению

U»<) совпадают, А при несимметрии первого типа известная функция Ф и, использованная для пускового органа-первой ступени, имеющего

25 уставку срабатывания Uc.ç. = (0,7...0,6)Оном, не может обеспечить срабатывание органа на отключение в тех пределах, где разрешает блокирующий орган. При несимметрии первого типа в трех пределах, где разреша30 ет блокирующий орган, может сработать на отключение олько компараторный блок, который реагирует на упомянутую пусковую комбинированную функцию Ф ин.

Таким образом. особенности данного реле напряжения для асинхронных двигателей обеспечивает расширение функциональных возможностей, которое направлено на увеличение диапазона работы в режимах несимметричного понижения

40 напряжения. Это дает повышение надежности самозапуска двигателей вследствие более раннего отключения меньшего количества неоуветственных двигателей (до снижения всех напряжений от возросших

45 токов самозапуска). Расширение функциональных возможностей достигается путем получения новых (линейно комбинированных с известными) пусковых и блокирующих характеристик, Наибольшее увеличение ди50 апазона работы достигается в несимметричном режиме первого типа путем получения комбинированных пусковых характеристик. переменного напряжения в постоянное напряжение, пропорциональное средневыпрямленному значению входной величины, подключенные выходами к входам селек10

1793489 блока подключен также к одному входу третьего компаратора, к другому входу которого

30. подключен выход второго промежуточного блока.

Т аблица 1

Ф нк ии

Омакс

-0,87

-0,65

-0,44

-0,21

О

-0,18

-0,29

-0,37

-0,42

-0,46

-0,48

-0,49

-0,50

-0,870

-0,650

-0,440

-0,210

О

-О 198

-0,320

-0,407

-0,462

-0,507

-0,528

-0,539

-0,550

0,87

0,88

0,90

0,94

01,0

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

0,50

0,39

0,26

0,14

О

0,13

0,21

0,28

0,33

0,38

0,42

0,46

0,50

О

-0,23

-0,45

-0,73

-1,00

-0,82

-0,71

-0,63

-0,58

-0,54

-0,52

-0,51

-0,50

О

12Î

180

0,87

0,65

0,44

0,21

О

0,36

0,58

0,74

0,84

0,92

0,96

0.98

1,00

0 .0,23

-0,45

-0,73

-1,00

-0.64

-0,42

-0,26

-0,16

-0,08

-0,04

-0,02

О торного блока, имеющего первый основной выход формирования сигнала, максимального по модулю из трех входных величин, второй основной выход формирования сигнала разности модулей максимальной и минимальной из входных величин, третий, четвертый и пятый дополнительные выходы формирования сигналов разностей между модулем максимальной величины и модулем каждой из входных величин, первый промежуточный блок, выполненный в виде инвертирующего операционного усилителя с резистором в цепи отрицательной обратной связи и входного резистора, подключенного одним выводом к первому основному выходу селекторного блока, второй промежуточный блок, выполненный в виде инвертирующего операционного усилителя с резистором в цепи отрицательной связи и трех входных резисторов. одни выводы которых подключены к третьему, четвертому и пятому дополнительным выходам селекторного блока, а другие выводы упомянутых резисторов объединены, первый и второй одновходовые компараторные блоки и третий компараторный блок, отл ича ю щеес я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей путем получения новых пусковых и блокирующих характеристик, дополнительно введен третий промежуточный блок, выполненный в виде инвертирую5 l0

20 щего операционного усилителя с резистором в цепи отрицательной обратной связи и первого, второго, третьего и четвертого входных резисторов, а третий компаратор выполнен с двумя входами. при этом другой вывод входного резистора в первом промежуточном блоке подключен к инвертирующему входу операционного усилителя этого блока, объединенные выводы трех входных резисторов во втором промежуточном блоке подключены к инвертирующему входу операционного усилителя данного блока, один вывод первого входного резистора в третьем промежуточном блоке подключен к второму основному выходу селекторного блока, одни выводы второго и третьего входных резисторов объединены и подключены к выходу первого промежуточного блока, один вывод четвертого водного резистора подключен к выходу второго промежуточного блока, другие выводы третьего, четвертого и первого, второго входных резисторов объединены и подключены к инвертирующему входу операционного усилителя в третьем нромежуточном блоке, выход которого подключен к входам первого и второго компараторных блоков, второй основной выход селекторного

1793489

Таблица 2

4бс/8, Я

Редактор

Составитель А.Васильев

Техред М.Moðãåíòàë КоРРектоР T.Âàøêoâè÷

Заказ 507 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета f10 изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101