Устройство для централизованной защиты n присоединений подстанции с электродвигателями

МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ первый вычитатель, подключенный к сумматору,усилитель, подключенный к вычитателю, вторые вычитатель и сумматор, подключенные к усилителю, элемент сравнения, подключенный к вторым вычитателю и сумматору, для каждого присоединения потребителей элемент ИЛИ,подключенный к элементам сравнения фаз А, В, С,элемент И с одним инверсным входом,подключенный прямым входом к элементу ИЛИ, а выходом к исполнительному элементу, общий для всех присоединений элемент И,входами подключенный к элементам ИЛИ, а выходом к инверсному входу элемента И каждого присоединения и исполнительным элементам,включенным в цепи отключения выключателя на вводе и мощных электродвигателей, для ввода реле тока, подключенное к вторичной обмотке трансформатора тока фазы А ввода, выходом подключенное ко всем элементам И,исполнительный элемент, подключенный к общему для всех присоединений элементу И, а выходом - в цепь отключения выключателя ввода. Экономический эффект - уменьшение затрат на ремонт электрооборудования за счет своевременного его отключения при коротких замыканиях в нем.(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОЙ ЗАЩИТЫ(57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к технике релейной защиты, и может быть использовано для защиты присоединений подстанции с электродвигателями. Технический результат - повышение надежности устройства, за счет исключения цепей напряжения и расширение области его использования. Устройство для централизованной защитыприсоединений подстанции с электродвигателями,содержащее для одноименных фаз А (В, С) присоединений потребителей первый сумматор, для фазы А (В, С) каждого из этих присоединений Изобретение относится к электротехнике, а именно к технике релейной защиты, и может быть использовано для защиты присоединений подстанции с электродвигателями. Известно устройство для централизованной защиты присоединений подстанции с электродвигателями,содержащее реле тока,подключенные к вторичным обмоткам трансформаторов тока, включенным первичными обмотками в рассечку фаз А и С присоединения и ввода, логическую часть, подключенную к выходам реле тока, исполнительные элементы, входами подключенные к выходам логической части, а выходами в цепи отключения выключателей соответствующих присоединений А.с. 1644287, опубл. 23.04.91, бюл. 15 Однако это устройство не отключает короткие замыкания на присоединениях без выдержки времени,что приводит к значительным повреждениям. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для централизованной защитыприсоединений подстанции с электродвигателями,содержащее для одноименных фаз А (В, С) присоединений потребителей первый сумматор, для фазы А (В, С) каждого из этих присоединений первый вычитатель, подключенный к первому сумматору, усилитель, подключенный к первому вычитателю, элемент сравнения, для каждого присоединения потребителей элемент ИЛИ,подключенный к элементам сравнения фаз А, В, С,исполнительный элемент, выходом подключенный в цепь отключения выключателя присоединения А.с. 78683 К, опубл. 15.07.2013, бюл. 7. Это устройство не отключает короткие замыкания на шинах и обладает малой надежностью из-за использования цепей напряжения. Технический результат - повышение надежности устройства, за счет исключения цепей напряжения и расширение области его использования. Технический результат достигается тем, что в устройство для централизованной защитыприсоединений подстанции с электродвигателями,содержащее для одноименных фаз А (В, С) присоединений потребителей первый сумматор, для фазы А (В, С) каждого из этих присоединений первый вычитатель, подключенный к первому сумматору, усилитель, подключенный к первому вычитателю, элемент сравнения, для каждого присоединения потребителей элемент ИЛИ,подключенный к элементам сравнения фаз А, В, С,исполнительный элемент, выходом подключенный в цепь отключения выключателя присоединения,дополнительно введены преобразователи тока в напряжение, подключенные к вторичным обмоткам трансформаторов тока, первичные обмотки которых включены в рассечку фаз А, В, С ввода и присоединений потребителей,реле тока,подключенное ко вторичной обмотке трансформатора тока, включенного в рассечку фазы А ввода, для фазы А (В, С) каждого присоединения потребителя вторые вычитатель и сумматор,подключенные к усилителю и преобразователю тока 2 в напряжение фазы А (В, С) ввода, для каждого присоединения потребителей элемент И с одним инверсным входом, подключенный прямыми входами к элементу ИЛИ и реле тока, а выходом - к исполнительным элементам, действующим на выключатели присоединений потребителей, общий для всех присоединений элемент И, входом подключенный к элементам ИЛИ, а выходом - к инверсному входу элементов И каждого присоединения и исполнительным элементам,выходы которых подключены в цепи отключения выключателей присоединений потребителей с мощным электродвигателями, исполнительный элемент, входом подключенный к общему для всех присоединений элементу И, а выходом - в цепь отключения выключателя на вводе. Предлагаемое устройство и схема питания потребителей представлены на фиг.1, фиг.2. Устройство содержит для фаз А (В, С) -го ( , , ) присоединения и ввода 1 преобразователи 2 (3, 4) тока в напряжение,подключенные к вторичным обмоткам трансформаторов тока 5 (6, 7), первичные обмотки которых включены в рассечку фаз А (В, С)-г присоединения и ввода 1, первый сумматор 8 (9, 10), подключенный к преобразователям 2 (3, 4) тока одноименных фаз А (В, С) присоединений, для фазы А (В, С) -г присоединения первый вычитатель 11 (12,13), подключенный к первому сумматору 8(15, 16) и преобразователю 2 (3, 4) тока ввода 1, элемент сравнения 23 (24, 25),подключенный к вторым вычитателю 17 (18,19) и сумматору 20 (21, 22), элемент ИЛИ 26, подключенный к элементам сравнения 23,24, 25, элемент И 27 с инверсным входом,подключенный прямым входом к элементу ИЛИ 26, а выходом - к исполнительному элементу 28, выход которого - в цепь отключения выключателя 29 -г присоединения, элемент И 3 0, подключенный к элементам ИЛИ 26, а выходом - к инверсному входу элементов И 27 и исполнительным элементам 28, 31, выходы которых - в цепи отключения выключателей 29 32 присоединений с мощными электродвигателями и ввода 1, реле тока 33,подключенное к вторичной обмотке трансформатора тока 2 ввода 1, а выходом - к элементам И 27. Уставка реле тока 33 отстраивается от тока холостого хода. Оно обеспечивает правильную работу защиты при выбеге электродвигателей при потере питания. Элементы сравнения 23 (24,25) выдают сигналы, если для тока в фазе А (В, С) соответствующего присоединения, например -го,выполнилось неравенство где в и А - напряжения на выходе преобразователей тока 2, пропорциональные токам в фазах А на вводе 1 и в -ом присоединении р - уставка срабатывания защиты. Значение р выбирается таким, чтобы при пуске электродвигателя, например на -ом присоединении,когда остальные отключены срабатывала. Учитывая влияние погрешностей 1 и 2 трансформаторов тока и реализующего устройства и принимая 10 20,05, получим(112 )Ав С запасом принимаем р 1,25. Устройство работает следующим образом. В нормальном режиме работы сети на выходе сумматора 8 (9, 10) появляется напряжение,пропорциональное сумме токов нагрузки в 1-ом, ,-ом присоединениях, и подается на вычитатели 11 (12, 13), в которых из него вычитается напряжение,полученное на выходах преобразователей 2 (3, 4) тока в напряжение 1-го, , -го присоединений. Значения этих разностей поступают на усилители 14 (15,16), где увеличиваются в 2 раза. С их выходов они поступают на вычитатели 17 (18, 19) и сумматоры 20 (21, 22), на другой вход которых подается напряжение с преобразователя 2 (3, 4) тока ввода 1. В вычитателях 17(18, 19) и сумматорах 20 (21, 22) находятся значения числителя и знаменателя выражения (1). Эти значения поступают на входы соответствующего элемента сравнения 23 (24,25), на выходе которого сигнала нет, так как (1) не выполняется. Поэтому элементы ИЛИ 26, И 27, И 30, исполнительные элементы 28, 31 сигналов не выдают, защита не срабатывает. При коротком замыкании между фазами А и В го присоединения (точка М, фиг.1) при понижении напряжения на шинах до 0,5 н (где н номинальное напряжение сети) электродвигатели переходят в режим генератора и подпитывают точку короткого замыкания (КЗ). Поэтому на выходе сумматора 8 (9) появляется напряжение,пропорциональное разности тока в фазе А (В) -го присоединения и токов подпитки, протекающих в фазах А (В) 1-го, , (-1)-г присоединений. Это напряжение преобразуется в вычитателях 11(12) и усилителях 14 (15) и подается на вычитатели 17 (18) и сумматоры 20 (21). При этом только на выходах вычитателя 17 (18) и сумматора 20 (21) -го присоединения появляются напряжения,пропорциональные,соответственно, сумме и разности тока в фазе А (В) на вводе 1 и удвоенного значения суммы токов подпитки,протекающих в фазах А (В) неповрежденных присоединений. Это объясняется тем, что токи в неповрежденных присоединениях поменяли свое направление относительно тока на вводе на противоположное (все они направлены к шинам). Поэтому для тока в фазе А (В) -го присоединения выполняется (1), и на выходе элемента сравнения 23-го присоединения,элемента ИЛИ 26,исполнительного элемента 28 появляются сигналы, и выключатель 29 отключается. При КЗ на шинах (на фиг.1 и фиг.2 не показано) на выходах сумматора 8 (9, 10) появляется напряжение, пропорциональное сумме токов подпитки, так как электродвигатели переходят в режим генератора, и после его преобразования в вычитателях 11 (12, 13) и усилителях 14(15, 16) подается на вычитатели 17 (18,19) и сумматоры 20 (21, 22). На их выходах появляется напряжение,пропорциональное,соответственно сумме и разности тока на вводе 1 и токов подпитки. При этом все элементы сравнения 23 (24, 25) и элементы ИЛИ 26 выдают сигналы. Реле тока 33 находится в сработанном состоянии, поэтому приходит в действие элемент И 30, а элементы И 27 - нет. В результате с выходов исполнительных элементов 28, 31 подаются сигналы на отключение выключателей 29,32 присоединений потребителей с мощными электродвигателями и ввода 1. При внешних КЗ, так как направление токов в присоединениях к шинам, а на вводе - от шин, не выполняется (1), и защита не срабатывает. Экономический эффект - уменьшение затрат на ремонт электрооборудования за счет своевременного его отключения при коротких замыканиях в нем. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Устройство для централизованной защиты присоединений подстанции с электродвигателями, содержащее для одноименных фаз А (В, С) присоединений потребителей первый сумматор, для фазы А (В, С) каждого из этих присоединений первый вычитатель, подключенный к первому сумматору, усилитель, подключенный к первому вычитателю, элемент сравнения, для каждого присоединения потребителей элемент ИЛИ, подключенный к элементам сравнения фаз А,В,С,исполнительный элемент,выходом подключенный в цепь отключения выключателя присоединения, отличающееся тем, что введены преобразователи тока в напряжение, подключенные к вторичным обмоткам трансформаторов тока,первичные обмотки которых включены в рассечку фаз А, В, С ввода и присоединений потребителей,реле тока, подключенное ко вторичной обмотке трансформатора тока, включенного в рассечку фазы А ввода, для фазы А (В, С) каждого присоединения потребителя, вторые вычитатель и сумматор,подключенные к усилителю и преобразователю тока в напряжение фазы А (В, С) ввода, для каждого присоединения потребителей элемент И с одним инверсным входом, подключенный прямыми входами к элементу ИЛИ и реле тока, а выходом - к 3 исполнительным элементам, действующим на выключатели присоединений потребителей, общий для всех присоединений элемент И, входом подключенный к элементам ИЛИ, а выходом - к инверсному входу элементов И каждого присоединения и исполнительным элементам, выходы которых подключены в цепи отключения выключателей присоединений потребителей с мощным электродвигателями, исполнительный элемент, входом подключенный к общему для всех присоединений элементу И, а выходом - в цепь отключения выключателя на вводе.