Устройство для защиты синхронного электродвигателя от асинхронного режима

 

Использование: в электротехнике. Сущность изобретения: устройство содержит датчик выявления асинхронного режима синхронного электродвигателя, входы которого подключены к напряжению секции шин основного источника и току синхронного двигателя, а выход через элемент выдержки времени к выключателю синхронного двигателя, а также блок контроля угла и знака скольжения. Входы его подключены к напряжению секции шин основного источника и одноименному напряжению секции шин резервного источника. Элемент ИЛИ подключен входами к выходам датчика выявления синхронного режима синхронного электродвигателя и блок контроля угла и знака скольжения, а входом - к схеме автоматической ресинхронизации синхронного двигателя. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике.

Известно устройство для быстродействующего АВР синхронных двигателей, содержащее блок контроля угла и знака скольжения, входы которого подключены к напряжению секции шин основного источника и к одноименному напряжению секции шин резервного источника. Блок контроля угла и знака скольжения в этом устройстве выполнен на основе пускового и избирательных фазочувствительных органов. Если задать угол срабатывания пускового фазочувствительного органа меньше 90^о (например 30^о), то возможна реализация быстродействующего АВР. Такое устройство может достаточно быстро и селективно выявлять потерю питания синхронных двигателей от основного источника и производить их переключение на резервный источник, если вектор напряжения основного источника отстает по фазе относительно вектора одноименного напряжения резервного источника на заданный угол [1] .

Однако, оно не может выявлять асинхронный режим синхронного электродвигателя и в соответствии с этим производить автоматическую ресинхронизацию синхронного двигателя.

Известно устройство для защиты синхронного электродвигателя от асинхронного режима, содержащее датчик выявления асинхронного режима синхронного электродвигателя, входы которого подключены к напряжению секции шин основного источника и к току синхронного двигателя, а выход к схеме автоматической ресинхронизации синхронного двигателя, а через элемент выдержки времени к выключателю синхронного двигателя [3] . В этом устройстве датчик выявления асинхронного режима выполнен с использованием [2] . При этом такое устройство может достаточно быстро и селективно выявлять асинхронные режимы синхронного двигателя.

Однако, оно не может исключить противофазное включение возбужденного синхронного двигателя, например, при кратковременном перерыве питания и последующем АВР, так как при этом могут протекать большие пусковые токи, то под действием релейной защиты возможно ложное отключение резервного ввода и полное обесточивание обеих секций шин. Кроме того, режим противофазного включения возбужденных двигателей опасен для самих синхронных двигателей, так как и может вызвать их разрушение.

Сущность изобретения заключается в том, что при введении блока контроля угла и знака скольжения и элемента ИЛИ, соединенных определенным образом, исключается противофазное включение синхронных двигателей в схеме с повышенным быстродействием.

На фиг. 1 показана блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - характеристики его срабатывания.

Устройство содержит источник 1 питания на высокой стороне питающего напряжения, первый 2 и второй 3 рабочие трансформаторы напряжения, выключатели 4 и 5 первого и второго ввода, секционный выключатель 6, секции шин 7 и 8 основного и резервного источников питания, первый 9 и второй 10 измерительные трансформаторы напряжения, выключатель 11 синхронного двигателя, измерительный трансформатор 12 тока, синхронный электродвигатель 13, блок 14 контроля угла и знака скольжения, датчик 15 выявления асинхронного режима синхронного электродвигателя, элемент 16 выдержки времени, элемент ИЛИ 17, схему 18 автоматической ресинхронизации синхронного двигателя, , - одноименные напряжения, пропорциональные напряжения секции шин 7 основного источника и секции шин 8 резервного источника, δ_ор - сигнал, появляющийся на выходе блока 14, если вектор напряжения отстает по фазе относительно вектора напряжения на заданный угол.

Датчик 15 выявления асинхронного режима синхронного электродвигателя подключен своими входами (через трансформаторы 9 и 12) к напряжению секции шин 7 основного источника и к току синхронного электродвигателя 13, а выходом - через элемент ИЛИ 17 к схеме 18 автоматической ресинхронизации синхронного электродвигателя 13, и через элемент 16 выдержки времени - к выключателю 11 синхронного двигателя, входы блока 14 контроля угла и знака скольжения подключены (через трансформаторы 9 и 10) к напряжению секции шин 7 основного источника и к одноименному напряжению секции шин 8 резервного источника, а выход его подключен к другому входу элемента ИЛИ 17.

В нормальном режиме выключатели 4, 5 и 11 включены, выключатель 6 отключен, а элементы 14-18 находятся в несработанном состоянии. При этом напряжения и могут расходиться на небольшой угол, который обычно не превышает 5^о. На фиг. 2 приведена характеристика срабатывания для блока 14. Если расположить вектор совпадающим с действительной осью, то угол между векторами и будет отрицательным, если вектор U_I отстает от вектора .

Пусть уставка по углу срабатывания блока 14 δ_ср задана, равной, например, 80^о (в опытном образце возможна также регулировка этого угла в диапазоне 20-95^о); При потере питания секции шин 7 основного источника (например, ошибочным отключением выключателя на высокой стороне питающего напряжения трансформаторы 2) происходит медленный выбег синхронного электродвигателя 13, поэтому напряжение секции шин 7 в первый момент времени не уменьшается, а частота его начинает медленно уменьшаться. При этом напряжение начинает медленно отставать по фазе относительно , а вектор движется относительно вектора по часовой стрелке (см. фиг. 2). При наличии быстродействующего АВР и быстродействующих выключателей 4 и 6 (если постоянная времени электродвигателя 13 при его выбеге достаточно валика), время потери питания может быть относительно мало, и поэтому обеспечивается быстрое отключение выключателя 4 и включение выключателя 6, еще до момента срабатывания блока 11. При этом напряжения и начинают совпадать по фазе, а элементы 14-18 не срабатывают. Однако, в общем случае, если постоянная времени электродвигателя 13 при его выбеге достаточно мала, а время отключения выключателя 4 и включения выключателя 6 достаточно велико, то напряжение на секции шин 7 успевает разойтись по фазе относительно напряжения на секции шин 8 на угол, превышающий угол срабатывания δ_ср блока 14. При этом блок 14 срабатывает и через элемент ИЛИ 17 и схему 18 отключает возбуждение электродвигателя 13. Таким образом, при достаточно высоком быстродействии схемы 18 к моменту расхождения векторов напряжений и на опасный угол (больший, например, по величине - 100^о) происходит отключение возбуждения синхронного электродвигателя 13, чем исключается его противофазное включение в возбужденном состоянии (т. е. электродвигатель переводится в режим асинхронного пуска).

Возврат блока 14 в исходное состояние обеспечивается при угле большем по величине - 280^о, или же в момент времени, соответствующий включению резервного питания, когда напряжения и начинают совпадать по фазе. После включения резервного питания дальнейшая ресинхронизация синхронного двигателя производится с помощью датчика 15. Если в момент включения резервного питания ток синхронного двигателя достаточно большой, а сопротивление на его зажимах в переходном режиме достаточно мало, то при этом срабатывает датчик 15 и через элемент ИЛИ 17 и схему 18 обеспечивает дополнительный сигнал на отключение возбуждения синхронного электродвигателя 13. При дальнейшей успешной ресинхронизации ток двигателя уменьшается, а сопротивление на его зажимах увеличивается, поэтому датчик 15 возвращается в исходное состояние к через элемент ИЛИ 17 и схему 18 обеспечивается включение возбуждения синхронного электродвигателя 13. Если синхронизация действует не успешно, то с выдержкой времени элемента 16 обеспечивается отключение электродвигателя 13 выключателем 11. При потере питания секции шин 8 (с синхронной нагрузкой) блок 14 не срабатывает, так как при этом знак скольжения вектора относительно положительный. При этом элементы 14-18 также не срабатывают. По сравнению с известным устройство не только быстро и селективно выявляет асинхронный режим синхронного двигателя и производит его ресинхронизацию, но также быстро и селективно выявляет опасный угол расхождения вектора напряжения секции шин основного источника относительно одноименного вектора напряжения секции шин резервного источника и в соответствии с этим производит отключение возбуждения синхронного двигателя еще до момента включения резервного питания.

Технико-экономическая эффективность устройства образуется за счет повышения надежности электроснабжения синхронных электродвигателей и уменьшения технологического ущерба у потребителей с двигательной нагрузкой. (56) Авторское свидетельство СССР N 699610, кл. H 02 J 9/06, 1977.

Авторское свидетельство СССР N 909745, кл. H 02 H 7/08, 1980.

Заключительный отчет о НИР Донецкого политехнического института Внедрение системы самозапуска и защиты от асинхронного режима на двигателях СТД-12500 газокомпрессорных станций. Всесоюзный научно-технический информационный центр, N гос. рег. 01840056742, 1988, рис. Г. 5.1, Г. 5.3.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ СИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ОТ АСИНХРОННОГО РЕЖИМА, содержащее датчик выявления асинхронного режима синхронного электродвигателя, входы которого подключены к напряжению секции шин основного источника и к току синхронного двигателя, а выход через элемент выдержки времени - к выключателю синхронного двигателя, отличающееся тем, что дополнительно содержит блок контроля угла и знака скольжения и элемент ИЛИ, причем входы блока контроля угла и знака скольжения подключены к напряжению секции шин основного источника и к одноименному напряжению секции шин резервного источника, входы элемента ИЛИ подключены к выходам датчика выявления асинхронного режима синхронного электродвигателя и блока контроля угла и знака скольжения, а выход элемента ИЛИ - к схеме автоматической ресинхронизации синхронного двигателя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2