Устройство для защиты группы двигателей

 

i (1 1) Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополните.зьное к авт, свид-ву (22) Заявлено 21.11.73 (21) 1972188/07 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.06.76. Бюллетень № 24

Дата опубликования описания 29.07.76 (51) М. Кл. Н 02Н 7/08

Государственный комитет

Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 621.316.525 (088.8) (72) Авторы изобретения

М. Я, Клецель и В. Е. Поляков (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЗАЩИТЫ ГРУППЫ ДВИГАТЕЛЕЙ

Изобретение относится к технике релейной защиты и может быть использовано одновременно для защиты каждого из группы двигателей и шин распределительного пункта (РП) от междуфазных коротких замыканий (к. з.), защиты каждого синхронного двигателя от асинхронного хода, защиты минимального напряжения этих двигателей и защиты от потери питания.

Известно аналогичное устройство, которое и является ближайшим прототипом изобретения (1).

Однако известная защита не выполняет функции защиты минимального напряжения: имеет выдержку времени не менее 0,5 сек для предотвращения отключений при к. з. в других двигателях и системе, ликвидируемых быстродействующими защитами; защита минимального напряжения мощных электродвигателей, особенно синхронных, не обеспечивает требуемого быстродействия (мощные синхронные двигатели поддерживают напряжение на шинах до 5 — 10 сек/м (2).

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства.

Для этого в устройство дополнительно введено промежуточное реле, подключенное к источнику оперативного тока через замыкающиеся контакты также дополнительно введенного реле времени, а последнее — через последовательно соединенные блок-контакты выключателя ввода, замыкающиеся контакты реле повторителя реле мощности ввода, цепь, состоящую из параллельно соединенных замыкающихся контактов упомянутых реле-повторителей одной группы и включенных последовательно с параллельно соединенными размыкающимися контактами второй группы тех же реле, причем упомянутая цепь зашунтирована замыкающимся контактом дополнительно введенного промежуточного реле, размыкающийся контакт которого включен в цепь реле времени ввода.

На фиг. 1 и 2 даны электрические схемы предложенного устройства, на фиг. 3 — работа схемы при большом (а) и малом (б) скольжении.

В схему устройства введены дополнитель20 ные реле 6П и 6РВ, которые подключены, как показано на фиг. 2, к выделенной пунктиром части 1 схемы, где Пв, 1П,, 2П,, ЗП,, 1П2, 2П, ЗП вЂ” замыкающие контакты реле Пв, 1П, 2П, ЗП, 1П, 2П, ЗП, соответствеппо (см, фиг 1), (последние три коптакта замкнуты, Tàê как схема дана для положения выключателей

«Включено», и реле 1П, 2П, ЗП находятся в сработанном состоянии); БК вЂ” блок контакты выключателя ввода, замкнуты при положении выключателя «Включено». Защита со5198!5 держит в качестве измерительных органов реле мощности двустороннего действия РБМ271, включаемых по 30-градусной схеме и реагирующих на направлени активной мощности в каждом присоединении, отходящем от шин

РП. Для каждого из присоединений устанавливается по два реле мощности: М и .Мс— для ввода, 1М и 1Mc — для первого двигателя; 2МЛ и 2Mc — для второго двигателя,..., пМА и аМс — для и-го двигателя.

Контакты MА (М2 ), 1М л (1М ) > 1Мс (1Мс ), ..., nMA (nMA ) и пМс (ЙМс ) замы каются при направлении активной мощности к двигателям (от двигателей) и подключают к источнику оперативного тока быстродействующие промежуточные реле П в, П в, 1П (1П ), 2П (2П ), ... пП (иП<) соответственно (см, фиг. 1). Реле Пв подключено к источнику оперативного тока параллельно включенными, разомкнутыми при подтянутом положении реле контактами П в и П в.

Защита работает следующим образом.

При к. з. между фазами А и В, например на 1-ом (2-ом, 3-ем) двигателе реле мошности Мл, 1МА (2Мл, ÇMА) остаются в том же положении, что и в нормальном режиме (активная мощность направлена к потребителю).

Следовательно, контакты Пв, 1П< (2Пь ЗП<) промежуточных реле Пв, 1П (2П, ЗП) остались замкнутыми. Одновременно реле мощности 2МА (1МА, 1МА) и ÇMA. (ÇMA, 2МА) замкнуты контакты 2М (1М,, 1М ) и ЗМ2 (ЗМ2, 2М"), так как направление активной мощности для них изменилось: двигатели

2(1,1) и 3(3,2) стали подпитывать точку к. з.

При этом реле 2П (1П, 1П ) и ЗП (ЗП, 2П ) получают питание и замыкают контакты 2П, (1П1, 1H< ) и ЗП1(ЗП,, 2П ). По тем же прп- 4 чинам теряют питание реле 2П (1П, 1П) и ЗП (ЗП, 2П) и размыкают контакты 2П< (1Пь

1П<) и ЗП< (ЗП,, 2П<). В результате «+» подается только на выходное реле 1П<"< (2П<4, ЗП<" ), которое и отключает поврежденный двигатель, а при отказе выключателя этого двигателя — выключатель ввода после срабатывания реле времени 4РВ, которое запускается замкнувшимися контактами 1П<41 (2П<4>, ЗП<4>).

Если поврежденный двигатель 1 (2, 3) отключился своим выключателем, то пуск реле

4РВ блокируется размыканием блок-контактов 1БК (2БК, ЗБК), замкнутых при включенном положении выключателя. Точно так яв же работает схема при к. з. между фазами

А и С или В и С, только в последнем случае работают реле мощности фаз С.

Если один из двигателей до к. з. был отключен, например второй (первый, третий), г0 то контакты 2М и 2Мс (1MA и 1М, ЗМ, и ЗМ ) разомкнуты, так как реле мощности

2МА и 2Mc(1MA и 1Мс, ЗМс и ЗМс)не обтекаются током. Поэтому разомкнуты контакты 2П< (1П,, ЗП,) реле 2П (1П, ЗП), что

4 предотвращает пуск реле 2П<4 (1П<", ЗП< ) при замыкании контактов 1П, и ЗП, (2П, и

ЗП,, 2П, и 1П, ), когда к.з, на третьем или первом (третьем или втором, первом или втором) двигателях.

При к. з. на шинах отключаются все двигатели и выключатель ввода. Плюс подается на выходное реле П(4) через оставшиеся замкнутыми контактами Пв (направление мощности для реле мощности ввода не изменилось), замкнувшиеся контакты 1П2, 2П2, ЗП реле 1П, 2П, ЗП (все двигатели питают точку к. з., поэтому реле мощности замыкают контакты 1М „, 2М2, ЗМ „или 1М, 2М2, ЗМ2 в зависимости от того, между какими фазами произошло к. з. В случае, если один из двигателей до к. з. был отключен, например третий (второй, первый), реле мощности этого двигателя не работают при к. з., но блок-контакты ЗБКь (2БКь 1БК<) выключателя двигателя к моменту к. з. замкнуты, а

ЗБК (2БК2, 1БК2) разомкнуты.

Защита и-го мощного синхронного двигателя от несинхронной работы выполняется путем подключения реле времени пРВ, которое контролирует длительность асинхронного хода, к источнику питания при помощи контактов промежуточных реле аП< и аП< с замедленным возвратом (см. фиг. 1), которые контролируют длительность периода качаний.

Для 1-го двигателя это реле 1РВ, 1П<, 1П< >, для 2-ro — 2РВ, 2П<, 2П<, для 3-го — 3PB, ЗП<, ЗП<3 (фиг. 2).

Рассмотрим работу защиты в этом режиме, например, 1-го двигателя. В нормальном режиме двигатели потребляют активную мощность. При этом реле мощности 1МА 1-ro двигателя находится в сработанном состоянии и держит замкнутыми контакты 1МА, подавая

«+» на обмотку реле 1П<, в результате чего последнее находится под напряжением, якорь его подтянут и контакты 1П< в цепи подачи плюса на обмотку реле времени замкнуты, но плюс на нее не подается, так как реле 1П< обесточено (разомкнуты контакты 1М, ) и его контакты разомкнуты. Для того, чтобы реле мощности 1М не оказывало влияния на работу промежуточных реле 1П< и 1П< используются разделительные диоды (см. фиг. 1).

При несинхронной работе активная мощность электродвигателя меняет знак каждый полупериод существования режима, и реле мощности периодически замыкает и размыкает то контакты 1М„, то 1М „. Пока контакты

1М„ (1М,) замкнуты, обмотка реле 1П< (1П< ) обтекается током, замыкая свои контакты (см. фиг. 1). Когда контакты 1М (11Vj„) размыкаются, реле 1П< (1П< ) теряет питание, размыкая с выдержкой времени свои контакты. Выдержка времени на отпадание реле

1П< (1П< 1) подбирается таким образом, что519815

5 бы при асинхронном режиме с большим скольжением время, проходящее с момента размыкания контактов IM„ (1М„ ) до их следующего замыкания, было меньше времени отпадания реле 1П< (1П< ). Тогда при большом скольжении реле 1П< и 1П< 1 будут постоянно подтянуты, а контакты их замкнуты, подавая плюс на выходное реле времени

1 РВ до тех пор, пока последнее с выдержкой времени, определяемой допустимой длительностью асинхронного режима в каждом конкретном случае, не отключит выключатель электродвигателя.

При уменьшении скольжения реле 1П< > и

1H< будут успевать отпадать до подачи на них питания при следующем замыкании контактов 1М„ и 1МА, а контакты 1П< ) и 1П®, размыкаясь, будут возвращать реле времени в исходное положение, и защита не будет действовать на отключение.

Если асинхронный режим прекратится до того, как доработает реле времени, то прекратится периодическое изменение знака активной мощности и поочередное замыкание контактов 1М„ и 1МА реле мощности. Схема примет исходное положение.

Фиг. 3 иллюстрирует работу схемы при большом (а) и малом скольжении (б) . Кривая 1 показывает изменения активной мощности асинхронного режима; Р, р — активная мощность асинхронного режима; t — время протекания режима; область значений мощностей; при которых контакты реле мощности

1М „(1М„ ) замкнуты, обозначена буквами

МА (М „), 2 — величина мощности, при которой срабатывает реле мощности; 3 — величина мощности, при которой оно отпадает, 4ТП вЂ” время отпадания реле 1П< >, 1П<, t время, необходимое на переключение контактов реле мощности при изменении направления активной мощности на противоположное, Т< — период асинхронного режима при большом скольжении, Т>, Т, — то же, при малом скольжении, 4, 5 — время, в течение которого подтянуты реле 1П<, 1П<з соответственно, а их контакты замкнуты, 6 — время, в течение которого реле 1РВ обтекается током.

Из фиг. 3 следует, что время отпадания реле 1П< >, 1П< должно быть несколько больше полупериода асинхронного режима при критическом скольжении (т. е. при таком, когда дальнейшее увеличение скольжения считается недопустимым) .

В качестве реле 1П<" и 1П< может быть использовано, например реле РП- 252.

При асинхронном ходе 1-ro (2-ro или 3-ro) двигателя плюс на выходное реле 1П<4 (2П<ц или ЗП<4 ) подается после срабатывания реле

1РВ (2РВ или 3PB).

При внешнем к. з. (выполнение функции защиты от потери питания) отпадает реле

П в или П -", так как двигатели начинают подпитывать точку к. з. и реле мощности ввода переориентируется, В резул1тате срабать1вает

6 реле Пв и, замыкая контакты Пв, запускает реле 5РВ, на котором установлена выдержка времени 0,3 сек. Последнее, доработав, отключает выключатель ввода посредством реле

П 41 . Одновременно, р азмыкание контактов

Пв при срабатывании реле Пв блокирует работу защиты по цепям, работающим при междуфазных замыканиях.

Защита минимального напряжения электродвигателей в основном призвана обеспечивать самозапуск более ответственных двигателей и отключать их при длительном отсутствии напряжения (5 — 10 сек) по технологическим причинам и технике безопасности.

Пусть в рассматриваемом нами случае (всего три двигателя на РП) достаточно отключить первый двигатель для обеспечения самозапуска двух других, а при отсутствии напряжения в течение 5 — 10 сек необходимо отключать каждый из трех двигателей.

При исчезновении напряжения одни двигатели подпитывают другие, а тока на вводе к

РП нет. Возможен и другой вариант: часть двигателей подпитывают двигатели своего РП и других потребителей (например, через реакторы при электроснабжении токопроводами с реактированными отпайками) .

И в том и в другом случае разомкнуться контакты М, „М реле мощности ввода к

РП Мл, Мс, в результате реле Пв будет обтекаться током и замкнет контакты Пв, Пв, разомкнет — Пв. Размыкание последних выводит из работы цепи защиты, действующие при к. з. на двигателях и шинах. Если, например, третий двигатель питает 1-й и 2-й, то реле мощности первого и второго двигателя останутся в том же положении, что и в нормальном режиме, т. е. контакты 2М „, 2М, 1М,, 1Мс, замкнуты, следовательно, замкнуты и контакты 1П, 2П, реле мощности 3-го двигателя замкнет контакты ЗМ А, ЗМ (изменилось направление активной мощности), сработает реле ЗП ц замкнет контакты ЗП,, тогда по цепочке 3 через диод 4 выходное реле 1П<4 получит питание и отключит 1-й двигатель. Одновременно получит питание реле времени 6РВ и, замкнув свои мгновенные контакты, подключит к источнику оперативного тока реле 6П, осуществляющее «Память» и блокировку реле 5РВ. «Память» необходима, так как двигатели подпитывают друг друга в течение времени меньшего, чем время, устанавливаемое на 6РВ. Размыкающие контакты

6П, выделенные пунктиром и обозначенные цифрой 5, разрывают цепь питания реле 5РВ, так как в противном случае 5РВ отключит ввод прежде, чем доработает реле 6РВ.

Если напряжение не будет подаваться длительное время, то доработает реле 6РВ и по цепочке 2 подает импульс на отключение всех двигателей и ввода. Возврат 6РВ и 6П в исходное положение осуществляется после размыкания блок-контактов БК, или при успеш519815 ном самозапуске — разомкнувшимися контактами Пв.

Если, например, 2-й и 3-й двигатель питают

1-й, то реле мощности первого двигателя останется в том же положении, что и в нормальном режиме, т. е. контакты 1М, и 1М замкнуты следовательно замкнуты и контакты

1П реле 1П. Реле мощности 3-ro и 2-го двигателей замкнут контакты ЗМ „, ЗМ и

2М „, 2Мс (изменилось направление мощности), сработают реле ЗП и 2П, замкнув контакты ЗП и 2П . Тогда через замкнутые контакты Пв, ЗП и 2П, 1П цепочку 3 и диод 4 выходное реле 1П 4 получит питание и отключит первый двигатель, а реле бРВ получит питание и далее будет работать, как описано выше.

Если, например, 2-й (3-й) двигатель до на- 20 ступления рассматриваемого режима был отключен, а после наступления режима 3-й (2-й) двигатель питает 1-й, то схема будет работать аналогично предыдущему случаю, но без участия реле 2П (ЗП ). 25

На случай, если в работе до рассматриваемого режима находилось два двигателя и для обеспечения самозапуска нет необходимости отключать 1-й двигатель, в цепочке 3 может быть установлена накладка (на фиг. 2 не по- 30 казана), снимаемая при выводе из работы любого двигателя. Аналогично можно показать, что принятое в схеме соединение контактов 1П а, 2Па, ЗП, 1П2, 2П2, ЗП2 обеспечивает пуск 6РВ и отключение 1-го двигателя независимо от того, какие двигатели питают другие при исчезновении напряжения.

Отметим, что при наличии на РП только мощных асинхронных двигателей реле мощно- 40 сти могут быть включены по 90-градусной схеме. Для четкой работы реле мощности может быть использован контур памяти или устройство для устранения «мертвой зоны» направленных защит. 45

Формула изобретения

Устройство для защиты группы двигателей, содержащее реле мошности на каждом двигателе и на вводе питания, две группы реле повторителей, одна из которых подключена к источнику оперативного тока через замыкающиеся, а вторая — через размыкающиеся контакты соответствующих реле мощности, промежуточные реле, подключенные к источнику оперативного тока через замыкающиеся контакты реле времени, а последние — через контакты указанных реле повторителей, указательные реле, включенные в цепь отключения двигателей и ввода через размыкающиеся контакты соответствующих промежуточных реле, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, дополнительно введено промежуточное реле, подключенное к источнику оперативного тока через замыкающиеся контакты также дополнительно введенного реле времени, а последнее — через последовательно соединенные блок-контакты выключателя ввода, замыкающиеся контакты реле повторителя реле мощности ввода, цепь, состоящую из параллельно соединенных замыкающихся контактов упомянутых реле-повторителей одной группы и включенных последовательно с параллельно соединенными размыкающимися контактами второй группы тех же реле, причем упомянутая цепь зашунтирована замыкающимся контактом дополнительно введенного промежуточного реле, размыкающийся контакт которого включен в цепь реле времени ввода.

Источники информации, принятые во вни..ание при экспертизе: (1). Клецель М. Я. «Комплексная защита группы мощных двигателей» вЂ” «Электрические станции», М б, 1973 г. (2). Почепня С. Н., Туркот А. М, «Отключение синхронных двигателей по скорости снижения частоты». — «Электрические станции», М 4, 1971 г.

6

Составитель Л, Корнеева

Редактор Э. Кононович Техред Е. Подурушина Корректор Н. Аук

Заказ 1590/5 Изд. № 1487 Тираж 882 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, +-35, Раушская наб., д. 4(5

Типография, пр. Сапунова, 2