Устройство защиты электрической машины от однофазного замыкания на землю

(51) 02 7/06 (2011.01) 02 7/08 (2011.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ Технический результат повышение чувствительности защиты электрической машины к однофазным замыканиям на землю и надежности ее функционирования. Технический результат достигается тем, что магнитопровод имеет воздушный зазор, а реле выполнено в виде геркона с постоянным магнитом,которые помещены в этом воздушном зазоре, при этом магнит может вращаться вокруг своей поперечной оси, а контакты геркона подключены к отключающей цепи выключателя электрической машины. Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства защиты заключается в повышении чувствительности защиты,а следовательно, в сокращении размеров ущерба при замыкании обмотки электрической машины на корпус и стоимости ремонта при однофазных замыканиях на землю в сетях с изолированной нейтралью.(72) Новожилов Александр Николаевич Колесников Евгений Николаевич Кудабаев Даурен Амантаевич(73) Республиканское государственное казенное предприятие Павлодарский государственный университет им. С.Торайгырова Министерства образования и науки Республики Казахстан(56) ФедосеевА.М., Релейная защита электрических систем, М. Энергия, 1976. стр. 361-363(54) УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ ОТ ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ(57) Изобретение относится к электротехнике и электрическим машинам и предназначено для защиты электрических машин от однофазного замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью. Изобретение относится к электротехнике и электрическим машинам и предназначено для защиты электрических машин от однофазного замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью. Наиболее близким к предлагаемому техническому решению, является устройство защиты электрической машины от однофазного замыкания на землю, содержащее магнитопровод,охватывающий проводники сети питания, и реле (А. М. Федосеев, Релейная защита электрических систем, М. Энергия, 1976. стр. 361-363.). Недостатком этого устройства защиты является низкая чувствительность к замыканиям обмотки электрической машины на корпус и невысокая надежность функционирования. Низкая чувствительность обусловлена необходимостью отстройки защиты от режимов работы электрической машины, меняющей величину магнитной проницаемости магнитопровода фильтра тока нулевой последовательности. Например, от токов в режиме холостого хода, при пуске асинхронного двигателя или от бросков тока намагничивания при включении трансформатора в сеть. Невысокая надежность функционирования обусловлена использованием электромеханического реле тока. Технический результат повышение чувствительности защиты электрической машины к однофазным замыканиям на землю и надежности ее функционирования. Технический результат достигается тем, что магнитопровод имеет воздушный зазор, а реле выполнено в виде геркона с постоянным магнитом,которые помещены в этом воздушном зазоре, при этом магнит может вращаться вокруг своей поперечной оси, а контакты геркона подключены к отключающей цепи выключателя электрической машины. Работа устройства защиты электрической машины основана на том, что в любом эксплуатационном режиме сумма токов в проводниках силового кабеля равна нулю. Поэтому магнитный поток в магнитопроводе фильтра тока нулевой последовательности тоже равен нулю. При замыкании на землю любой из фаз кабельной линии к токам питания электроустановки добавляются токи замыкания на землю,которые в электроэнергетике обычно называют токами нулевой последовательности. В результате в магнитопроводе фильтра тока нулевой последовательности образуется магнитный поток,создаваемый этими токами, который вызовет срабатывание геркона. Однако, при малых токах замыкания на землю этого магнитного потока может оказаться недостаточно для срабатывания геркона и защита будет обладать низкой чувствительностью. Этот недостаток устраняется путем подмагничивания с помощью постоянного магнита вокруг своей поперечной оси. Сравнение с прототипом показывает, что заявляемое техническое решение отличается исполнением функциональных элементов. Эти 2 функциональные элементы известны. Однако такое их исполнение проявляет в заявляемом техническом решении новые свойства, что приводит в свою очередь к повышению чувствительности устройства при замыканиях на землю в сети с изолированной нейтралью и надежности функционирования. Устройство защиты электрической машины от однофазного замыкания на землю показано на фиг.1. Оно содержит магнитопровод 1 фильтра тока нулевой последовательности с зазором 2 и тангенциальным отверстием 3. В это отверстие помещается геркон 4 с постоянным магнитом 5,который крепится с помощью винта 6 и стойки 7 к магнитопроводу 1. При этом постоянный магнит 5 винтом 6 может поворачиваться вокруг своей поперечной оси 8. Шкала 9 с делениями крепится к стойке 7, а стрелка 10 - к винту 6. Шкала 9 и стрелка 10 служат для оценки угла поворота постоянного магнита 5 по отношению к продольной оси геркона 4. Контакты геркона 4 подключают к цепи отключения электрической машины. Магнитопровод 1 выполнен из ферромагнитного материала. При установки устройства защиты он охватывает проводники 11, 12 и 13 трехфазного силового кабеля, который питает электрическую машину. Геркон 4 размещают в тангенциальном отверстии 3 так, чтобы его воздушный зазор 14 совпадал с серединой воздушного зазора 2 магнитопровода 1. При таком расположении элементов устройства защиты магнитный поток через воздушный зазор 14 геркона будет складываться из магнитного потока магнитопровода 1 и постоянного магнита 2. В любом эксплуатационном режиме работы электрической машины сумма токов в проводниках 11, 12, и 13 трехфазного силового кабеля питания электрической машины равна нулю. Магнитный поток в магнитопроводе 1 фильтра тока нулевой последовательности также будет равен нулю. Поэтому магнитный поток в воздушном зазоре 14 геркона 4 будет определен магнитным полем только постоянного магнита. Однако его величины недостаточно для срабатывания геркона 4. В результате геркон 4 в любом эксплуатационном режиме электрической машины не срабатывает. Его контакты остаются разомкнутыми и сигнал на отключение электрической машины отсутствует. При замыкании на корпус электрической машины одной из ее обмоток в проводниках 11, 12,и 13 трехфазного силового кабеля питания электрической машины образуются токи нулевой последовательности. Эти токи создают в сердечнике магнитопровода 1 фильтра тока нулевой последовательности магнитный поток, который замыкается через воздушный зазор 14 геркона 4 и суммируясь с магнитным потоком от постоянного магнита 2 вызывает срабатывание геркона 4. Контакты геркона 4 замкнутся и сформируют сигнал на отключение электроустановки. Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства защиты заключается в повышении чувствительности защиты,а следовательно, в сокращении размеров ущерба при замыкании обмотки электрической машины на корпус и стоимости ремонта при однофазных замыканиях на землю в сетях с изолированной нейтралью. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Устройство защиты электрической машины от однофазного замыкания на землю, содержащее магнитопровод, охватывающий проводники сети питания, и реле, отличающееся тем, что магнитопровод имеет воздушный зазор, а реле выполнено в виде геркона с постоянным магнитом,которые помещены в этом воздушном зазоре, при этом магнит может вращаться вокруг своей поперечной оси, а контакты геркона подключены к отключающей цепи выключателя электрической машины.