Пристрій захисту від впливу асинхронного двигуна на точку короткого замикання в кабелі живлення

Пристрій захисту від впливу асинхронного двигуна на точку короткого замикання в кабелі живлення, що містить трансформатор струму, під 3 г.].- М.: Гос. ком. стандартов СССР. 1978.-16 с]. Оскільки трифазне коротке замикання при пошкодженні гнучкого екранованого кабелю розпочинається з пошкодження і замикання на землю (заземлюючу жилу кабелю) однієї, або двох фаз, апарат захисту від витоків струму на землю здатен виявити цей аварійний процес і сформувати команду на захисне відключення мережі. Ці технічні рішення дозволяють виявити коротке замикання у силовому електричному приєднанні електротехнічного комплексу і відключити останній від джерела електроживлення, але не дозволяють припинити струм у точці короткого замикання, який певний час буде підтримуватись дією зворотного енергетичного потоку (електрорушійної сили обертання) асинхронного двигуна, що був ввімкнений в аварійному приєднанні. Така підтримка струму короткого замикання після захисного відключення мережі може спричинити пожежу і є вкрай небезпечною за умов виникнення короткого замикання у вибухонебезпечному середовищі (зокрема у вугільній шахті). Найбільш близьким за технічною суттю до пристрою, що заявляється, є пристрій реалізації способу захисту від струмів короткого замикання в мережі живлення асинхронного двигуна [патент України на KM № 48268, МПК8 Н02Н3/00, опубл. 10.03.2010]. Він передбачає наявність трансформаторів струму статора асинхронного двигуна, підключених до входу блоку контролю струмів статора, вихід якого є підключеним до виконавчого комутаційного апарату, два силових розмикаючих контакта якого з'єднані послідовно і приєднані до виводів фазних обмоток статора асинхронного двигуна, створюючи ланцюг з'єднання останніх у трифазну схему. Захисне спрацьовування комутаційного апарату з розмиканням статорної обмотки двигуна відбувається в разі короткочасного зменшення струму статора з подальшим інтенсивним його підвищенням, що визначається схемою блока контролю струмів статора. Недоліком цього технічного рішення є недостатня швидкодія обезструмлення точки короткого замикання в кабелі живлення, оскільки захисне спрацьовування комутаційного апарату з розмиканням статорної обмотки виконується після початку дії зворотного енергетичного потоку асинхронного двигуна на точку короткого замикання. Крім того, наявність достатньо складної схеми блоку контролю струмів статора, яка передбачає застосування аналогової схемотехніки для формування електричних інформаційних сигналів, не забезпечує належної чутливості захисту. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення пристрою захисту від впливу асинхронного двигуна на точку короткого замикання в кабелі живлення, в якому за рахунок додаткового виміру струму в заземлюючій жилі живлячого силового шахтного екранованого кабелю та подальшого роз'єднання трифазної схеми обмотки статора двигуна забезпечується одночасне відключення зворотного енергетичного потоку асинхронного двигуна із спрацьовуванням захисного відключення напруги його електропостачання з боку джерела живлення. Цим підвищується швидкодія обезс 61523 4 трумлення точки короткого замикання в кабелі живлення асинхронного двигуна та спрощується визначення процесу короткого замикання, що дає змогу попередження пожежі, обумовленої струмом короткого замикання у живлячому кабелі. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що в пристрої захисту від впливу асинхронного двигуна на точку короткого замикання в кабелі живлення, що містить трансформатор струму, підключений виходом до входу виконавчого комутаційного апарату, два силових розмикаючих контакта якого з'єднані послідовно і приєднані до виводів фазних обмоток статора асинхронного двигуна, створюючи ланцюг з'єднання останніх у трифазну схему, згідно корисної моделі трансформатор струму є підключеним у ланці приєднання заземлюючої жили кабелю живлення асинхронного двигуна до металевого корпуса останнього, при цьому до загальної точки розмикаючих контактів та металевого корпуса асинхронного двигуна катодами приєднані, відповідно, стабілітрон і діод, аноди яких з'єднані між собою через резистор. Таким чином, реагування на факт виникнення короткого замикання в кабелі живлення асинхронного двигуна буде відбуватися шляхом одночасного відключення напруги живлення електричної мережі за командою засобу максимального струмового захисту, та (або) загальнодільничного захисту від витоків струму на землю з боку живлячої трансформаторної підстанції і припинення зворотного енергетичного потоку асинхронного двигуна в схемі аварійного кабельного приєднання шляхом роз'єднання трифазної статорної обмотки цього двигуна в результаті спрацьовування захисного пристрою, що заявляється. На фіг. 1 наведена схема підключення гнучкого екранованого кабелю електричного живлення до силових затисків у відсіках кабельних вводів магнітного пускача і асинхронного двигуна гірничої машини; на фіг. 2 - електрична схема пристрою, що заявляється; на фіг. 3 - розподіл струмів замикання однієї фази на землю в кабельному приєднанні живлення асинхронного двигуна за умови застосування шахтного екранованого кабелю, з урахуванням схеми підключення апарата захисту від витоків струму на землю до електричної мережі. До складу шахтного силового гнучкого екранованого кабелю 1 входять три силові жили 2, мідна заземлююча жила 3, гумові ізоляційні оболонки 4 силових жил та гумові провідникові екрани 5. Схема підключення гнучкого екранованого кабелю містить затиски 6 у пристроях кабельних вводів 7 (магнітного пускача) і 8 (асинхронного двигуна гірничої машини), заземлювач 9, заземлюючі болти 10 (магнітного пускача) і 11 (асинхронного двигуна гірничої машини). Пристрій захисту від впливу асинхронного двигуна на точку короткого замикання в кабелі живлення містить трансформатор струму 12, виконавчий комутаційний апарат 13, два силових контакта 14 і 15 якого приєднані до виводів фазних обмоток 16 статора, додатковий заземлюючий болт 17 металевого корпуса 18 асинхронного двигуна, діод 19, стабілітрон 20 та резистор 21. 5 Електрична мережа живлення асинхронного двигуна також містить апарат захисту від витоків струму на землю 22, живлячу трансформаторну підстанцію 23 та автоматичний вимикач 24. Особливістю шахтного гнучкого екранованого кабалю 1 є наявність гумового провідникового екрану 5, який накладений поверх гумової ізоляційної оболонки 4 кожної силової жили 2. Між екранами 5 силових жил кабелю міститься мідна заземлюючи жила 3. Таким чином, пошкодження ізоляції силової жили призводитиме до появи електричного зв'язку між цією силовою жилою 2 і заземлюючою жилою 3. Всі силові жили кабелю приєднуються до відповідних затисків 6 у пристроях кабельних вводів магнітного пускача 7 і асинхронного двигуна 8 гірничої машини. Пристрій кабельного вводу магнітного пускача (як частина його металевої оболонки) є приєднаним до заземлювача 9. Заземлююча жила З у пристроях кабельних вводів 7 і 8 приєднується до заземлюючих болтів, відповідно, 10 і 11, які є частинами металевих корпусів, відповідно, пускача та асинхронного двигуна. Цим забезпечується заземлення асинхронного двигуна гірничої машини, яка є рухомим об'єктом. Пристрій захисту від впливу асинхронного двигуна на точку короткого замикання в кабелі живлення містить трансформатор струму 12, через який заземлююча жила 3 кабелю приєднується у пристрої 8 кабельного вводу асинхронного двигуна до заземлюючого болта 11, що є частиною металевого корпусу цього двигуна, а вихід трансформатора струму 12 є підключеним до входу виконавчого комутаційного апарату 13, два силових розмикаючих контакта 14 і 15 якого з'єднані послідовно і приєднані до виводів фазних обмоток 16 статора асинхронного двигуна, створюючи ланцюг з'єднання останніх у трифазну схему, при чому, до загальної точки контактів 14 і 15 та додаткового заземлюючого болта 17 металевого корпуса 18 асинхронного двигуна катодами приєднані, відповідно, стабілітрон 20 і діод 19, аноди яких з'єднані між собою через резистор 21. Дія пристрою захисту від впливу зворотного енергетичного потоку асинхронного двигуна на точку короткого замикання в кабелі живлення пояснюється наступним. Процес міжфазного короткого замикання в кабелі живлення асинхронного двигуна розпочинається з пошкодження ізоляції 4 однієї, або двох фаз, що за умови застосування гнучкого екранованого кабелю 1 призводить до металевого контакту жил 2 цих пошкоджених фаз із заземлюючою жилою 3. З одного боку, це призводить до спрацьовування максимального струмового захисту живлячої підстанції 23 та апарату захисту від витоків струму на землю 22 і відповідного відключення пошкодженого кабелю від живлячої трансформаторної підстанції автоматичним вимикачем 24. У той же час, в момент виникнення однофазного, або двофазного замикання на землю створюється ланка протікання струму Ікз1 з живлячої трансформаторної підстанції 23 через загальну точку статора двигуна, стабілітрон 20, резистор 21, діод 19, корпус 18, заземлюючу жилу 3 кабелю і його пошкоджену жилу 2 (пошкоджені жили). В разі виникнення короткого замикання в 61523 6 кабелі після відключення мережі за умови знаходження асинхронного двигуна споживача в стані вільного вибігу струм Ікз2 буде визначатися ЕРС обертання асинхронного двигуна і протікати від його статора. Наявність струму в ланці підключення трансформатора струму 12 заземлюючої жили кабелю призводитиме до виникнення струму у вторинній обмотці цього трансформатора струму. Під дією цього струму виконавчій пристрій 13 формує команду на відключення силових контактів 14 і 15, що призводить до роз'єднання трифазної схеми статорної обмотки двигуна і припинення струму в точці короткого замикання кабелю живлення асинхронного двигуна, обумовленого дією зворотного енергетичного потоку останнього. Застосування цього пристрою захисту має бути узгоджене з функціонуванням дільничного апарату захисту від витоків струму на землю 22 (фіг. 3), який створює у трифазній електромережі і ланці заземлення постійний оперативний струм і впливає на відключення автоматичного вимикача 24 в разі перевищення оперативним струмом встановленої припустимої величини. Схема приєднання стабілітрона 20 і діода 19 через резистор 21 катодами, відповідно, до загальної точки обмоток статора двигуна (точки приєднання контактів 14 і 15) і заземлених елементів (що є підключеними до заземлюючої жили 3 кабелю) виключає вплив пристрою, що заявляється на роботу дільничного апарату захисту від витоків струму на землю 22. Проходженню постійного оперативного струму від апарата 22 через заземлюючу жилу 3, трифазну обмотку статора 16 асинхронного двигуна перешкоджатиме діод 19. Таким чином, діод 19 і стабілітрон 20 відокремлюють статорну обмотку 16 двигуна від його заземленого корпуса, що відповідає принципу ізоляції обмотки статора двигуна від елементів заземлення мережі у робочому режимі експлуатації. В разі виникнення короткого замикання в кабелі живлення асинхронного двигуна, через наявність електричного зв'язку між фазою (фазами) кабелю та заземлюючою жилою (в місці замикання) матиме місце суттєве підвищення різності потенціалів між заземлюючою жилою та загальною точкою обмотки статора. Через це станеться відкриття стабілітрона 20 у зворотному напрямі і протікання струму через трансформатор струму 12, що призведе до спрацьовування виконавчого пристрою 13. Наведений пристрій захисту від впливу асинхронного двигуна на точку короткого замикання в кабелі живлення забезпечує підвищення ефективності відключення відгалужень в разі виникнення в них коротких замикань, за рахунок додаткового виміру струму в заземлюючій жилі живлячого силового шахтного екранованого кабелю та подальшого роз'єднання трифазної схеми обмотки статора асинхронного двигуна, що забезпечує одночасне відключення зворотного енергетичного потоку асинхронного двигуна із спрацьовуванням максимального струмового захисту з боку джерела живлення, чим підвищується швидкодія обезструмлення точки короткого замикання в кабелі живлення асинхронного двигуна та спрощується ви 7 61523 значення процесу короткого замикання, що дає змогу попередження пожежі, обумовленої струмом Комп’ютерна верстка І.Скворцова 8 короткого замикання у живлячому кабелі. Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601