Спосіб струмового захисту в мережі живлення асинхронного двигуна в складі гірничого дільничного електротехнічного комплексу

Спосіб струмового захисту в мережі живлення асинхронного двигуна в складі гірничого дільничного електротехнічного комплексу, що включає визначення струму мережі живлення асинхронного двигуна шляхом випрямлення вторинних параметрів трансформаторів струму в ланцюгах статора двигуна та формування команди на роз'єднання трифазної схеми обмоток статора, який відрізняється тим, що водночас із роз'єднанням трифазної схеми обмоток статора підключають одну з них до заземленого металевого корпусу асинхронного двигуна через резистор активного опору, а як сигнал на формування команди на роз'єднання трифазної схеми обмоток статора двигуна використовують змінну складову вихідної напруги випрямляча вторинних параметрів трансформаторів струму за наявності в її складі імпульсів підвищеної амплітуди, при цьому трансформатори струму розташовують в ланцюгах лінійних струмів статора асинхронного двигуна. UA (21) a201015324 (22) 20.12.2010 (24) 27.02.2012 (46) 27.02.2012, Бюл.№ 4, 2012 р. (72) МАРЕНИЧ КОСТЯНТИН МИКОЛАЙОВИЧ, КОВАЛЬОВА ІННА ВОЛОДИМИРІВНА, ВАСИЛЕЦЬ СВЯТОСЛАВ ВОЛОДИМИРОВИЧ (73) ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД ДОНЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ (56) UA 48268 U, 10.03.2010 Справочник энергетика угольной шахты / Под общ. ред. Б.Н. Ванеева. - 2 изд. доп. - Донецк: ООО"Юго-Восток, Лтд", 2001. - Т. 2. - С. 405-412, 461-466. SU 1201944 A1, 30.12.1985 SU 928510 A, 15.05.1982 SU 758362 A, 23.08.1980 WO 9505695 A1, 23.02.1995 ГОСТ 22929 - 78. Аппараты защиты от токов утечки рудничные для сетей напряжением до 1200 В. C2 2 (19) 1 3 пускача відповідного кабельного приєднання до асинхронного двигуна. Функцію випереджувального відключення аварійного приєднання від джерела живлення при пошкодженні ізоляції навіть однієї фази в дільничному електротехнічному комплексі гірничого підприємства виконує апарат захисту від витоків струму на землю, застосування якого в шахтних дільничних електромережах є обов'язковим [Аппараты защиты от токов утечки рудничные для сетей напряжением до 1200 В. Общие технические условия (ГОСТ 22929-78).[действ, с 26.03.1978 г.]. - М.: Гос. ком. стандартов СССР, 1978. - 16 с.]. Цей апарат призначений для виявлення низького активного опору між силовою жилою кабелю та землею і формування команди на захисне відключення напруги електроживлення в контрольованій електромережі шляхом відключення автоматичного вимикача живильної трансформаторної підстанції. Ці технічні рішення дозволяють виявити коротке замикання у силовому електричному приєднанні електротехнічного комплексу і відключити останній від джерела електроживлення, але не дозволяють виявити процес міжфазного дугового замикання, який супроводжується значно меншим струмом, аніж струм короткого замикання, та не забезпечують припинення струму в аварійній точці мережі, який певний час буде підтримуватись дією зворотного енергетичного потоку асинхронного двигуна, що був ввімкнений в аварійному приєднанні. Така підтримка струму дугового замикання після захисного відключення мережі навіть за умови, що таке відключення відбулося, може спричинити пожежу і є вкрай небезпечною за умов виникнення дугового замикання у вибухонебезпечному середовищі (зокрема, у вугільній шахті). Найбільш близьким за технічною суттю до способу, що заявляється, є спосіб захисту від струмів короткого замикання в мережі живлення асинхронного двигуна [патент UA 48268 U, МПК8 Н02Н3/00, опубл. 10.03.2010]. Він передбачає визначення струму мережі живлення асинхронного двигуна із застосуванням способу випрямлення вторинних параметрів трансформаторів струмів фаз обмоток статора, а також формування команди на роз'єднання трифазної схеми обмоток статора двигуна в разі виявлення короткочасного зменшення цього струму з подальшим його підвищенням, що визначається схемою блока контролю струмів статора. Засобами найближчого аналога не передбачена можливість виконання функції виявлення струму дугового міжфазного замикання в мережі живлення асинхронного двигуна і одночасного двобічного знеструмлення місця пошкодження в мережі живлення асинхронного двигуна (з боку живильної підстанції і з боку статора самого двигуна). Крім того, наявність достатньо складної схеми блока контролю струмів статора, яка передбачає застосування аналогової схемотехніки для формування електричних інформаційних сигналів, не забезпечує належної чутливості захисту. 97592 4 В основу винаходу поставлена задача вдосконалення способу струмового захисту в мережі живлення асинхронного двигуна в складі гірничого дільничного електротехнічного комплексу, в якому за рахунок виявлення різниці величин лінійних струмів у трифазній схемі статора цього двигуна з подальшим роз'єднанням трифазної схеми статорної обмотки і приєднанням обмотки однієї з фаз статора двигуна до його заземленого корпуса через резистор активного опору за умови застосування апарата захисту від витоків струму на землю забезпечується швидкодіюче синхронне, двобічне знеструмлення аварійного місця силового приєднання в дільничному електротехнічному комплексі гірничого підприємства. Цим досягається виконання функції виявлення міжфазного дугового замикання в мережі живлення асинхронного двигуна та захисного відключення джерела живлення аварійного приєднання з боку трансформаторної підстанції і статора асинхронного двигуна, що дає змогу попередження пожежі, обумовленої струмом дугового замикання у живильному кабелі. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що в способі струмового захисту в мережі живлення асинхронного двигуна в складі гірничого дільничного електротехнічного комплексу, що включає визначення струму мережі живлення асинхронного двигуна шляхом випрямлення вторинних параметрів трансформаторів струму в ланцюгах статора двигуна та формування команди на роз'єднання трифазної схеми обмоток статора, згідно з винаходом, водночас із роз'єднанням трифазної схеми обмоток статора підключають одну з них до заземленого металевого корпусу асинхронного двигуна через резистор активного опору, а як сигнал на формування команди на роз'єднання трифазної схеми обмоток статора двигуна використовують змінну складову вихідної напруги випрямляча вторинних параметрів трансформаторів струму за наявності в її складі імпульсів підвищеної амплітуди, при цьому трансформатори струму розташовують в ланцюгах лінійних струмів статора асинхронного двигуна. На кресл. наведена електрична схема пристрою реалізації способу, що заявляється. Пристрій реалізації способу струмового захисту в мережі живлення асинхронного двигуна в складі гірничого дільничного електротехнічного комплексу містить трансформатори струму 1; 2; 3, трифазний мостовий випрямляч 4, резисторний дільник напруги 5, конденсатор 6, реагуючий орган 7, виконавчий комутаційний апарат 8, із трьома силовими розмикаючими контактами 9; 10; 11 та одним замикаючим контактом 12, резистор 13, додатковий заземлюючий болт 14 металевого корпуса асинхронного двигуна, який має три фазні обмотки статора 15; 16; 17. Електрична мережа живлення асинхронного двигуна також містить апарат захисту від витоків струму на землю 18, автоматичний вимикач 19 у живильній трансформаторній підстанції 20, мідну заземлюючу жилу 21 та заземлювач 22. Аварійний режим роботи електричної мережі характеризуються наявністю опору електричної дуги 23 між двома фазами. 5 Пристрій реалізації способу струмового захисту в мережі живлення асинхронного двигуна в складі гірничого дільничного електротехнічного комплексу містить трифазний випрямляч 4, приєднаний входами до трьох трансформаторів струму 1; 2; 3, а виходом через дільник напруги 5 і реагуючий орган 7 підключений до входу виконавчого комутаційного апарата 8, два силових розмикаючих контакти 9; 10 якого з'єднані послідовно і приєднані до виводів фазних обмоток статора 15; 16; 17 асинхронного двигуна, створюючи ланцюг з'єднання останніх у трифазну схему, проте, силові розмикаючі контакти 9 і 10 приєднані до виводів статорних обмоток першої (обмотка 15) і третьої (обмотка 17) фаз двигуна послідовно через перший 1 і другий 2 трансформатори струму, а третій трансформатор струму 3 приєднаний між виводами статорних обмоток 15 і 17 двигуна через послідовно з ним підключений третій силовий розмикаючий контакт 11 виконавчого комутаційного апарата 8, між виводом однієї з фазних обмоток (17) статора та металевим корпусом асинхронного двигуна (заземлюючий болт 14) підключені послідовно замикаючий контакт 12 виконавчого комутаційного апарата 8 та резистор 13, причому між дільником напруги 5 і одним з виводів трифазного випрямляча 4 приєднаний конденсатор 6. Реалізація способу струмового захисту в мережі живлення асинхронного двигуна в складі гірничого дільничного електротехнічного комплексу пояснюється наступним. Процес міжфазного дугового замикання характеризується наявністю електричної дуги між двома фазами, електричний опір якої (позиція 23 на кресл.) є відмінним від нуля і може бути зіставленим з опором асинхронного двигуна. Через це захист від коротких замикань, як правило, не реагує на появу міжфазного дугового замикання в контрольованому електричному приєднанні. У нормальному режимі роботи електротехнічного комплексу, за відсутності дугового замикання в мережі електроживлення асинхронного двигуна всі три лінійні струми його статора, що є з'єднаним у трифазну схему розмикаючими контактами 9 та 10, є однаковими. Вторинні струми трансформаторів струму 1-3 теж не відрізняються за величиною один від одного. Будучи поданими на випрямляч 4, вони створюють на резисторному дільнику напруги 5 його активно-ємнісного навантаження (5-6) змінну складову напруги стабільної величини та форми. В разі виникнення міжфазного дугового замикання (позначено резистором 23) в мережі живлення асинхронного двигуна, лінійний струм його статора, що контролюється трансформатором струму 2, буде суттєво відрізнятися від інших двох лінійних струмів трифазної обмотки статора. Через це матиме місце наявність імпульсів підвищеної амплітуди у змінній складовій вихідної напруги на 97592 6 резисторному дільнику напруги 5 активноємнісного навантаження випрямляча 4. Це має привести до спрацьовування реагуючого органу 7 та виконавчого комутаційного апарата 8. Замикаючий контакт 12 цього апарата 8 приєднає статорну обмотку 17 асинхронного двигуна до його заземленого корпуса (заземлюючий болт 14) через резистор 13, що є створенням штучного витоку струму на землю і через це має привести до спрацьовування дільничного апарата захисту від витоків струму на землю (18). За командою останнього відключається автоматичний вимикач 19 дільничної трансформаторної підстанції 20. Водночас з цим, комутаційний апарат 8 розімкне свої розмикаючі контакти 9-11, чим розірве трифазну схему з'єднання статорних обмоток двигуна, та унеможливить електроживлення пошкодженого місця мережі від зворотного енергетичного потоку асинхронного двигуна. В разі виникнення міжфазного дугового замикання в мережі після її відключення за умови знаходження асинхронного двигуна споживача в стані вільного вибігу матиме місце неоднаковість лінійних струмів, що контролюються трансформаторами струму 1; 2; 3. Це приведе до спрацьовування реагуючого органу 7 та виконавчого комутаційного апарата 8, який відключенням контактів 9; 10; 11 відокремить зворотний енергетичний потік з боку статора асинхронного двигуна і цим знеструмить місце пошкодження (виникнення дугового замикання) в мережі його живлення. Наведений спосіб струмового захисту в мережі живлення асинхронного двигуна в складі гірничого дільничного електротехнічного комплексу забезпечує підвищення ефективності відключення відгалужень в разі виникнення в них дугових замикань за рахунок виявлення різниці величин лінійних струмів у трифазній схемі статора цього двигуна з подальшим роз'єднанням цієї трифазної схеми і приєднанням обмотки однієї з фаз статора двигуна до його заземленого корпуса через резистор активного опору за умови застосування апарата захисту від витоків струму на землю, що викликає спрацьовування дільничного апарата захисту від витоків струму на землю і роз'єднання трифазного джерела зворотного енергетичного потоку асинхронного двигуна, чим забезпечує швидкодіюче синхронне, двобічне знеструмлення аварійного місця силового приєднання в дільничному електротехнічному комплексі гірничого підприємства. Цим досягається виконання функції виявлення міжфазного дугового замикання в мережі живлення асинхронного двигуна та захисного відключення джерела живлення аварійного приєднання з боку трансформаторної підстанції і статора асинхронного двигуна, що дає змогу попередження пожежі, обумовленої струмом дугового замикання у живильному кабелі. 7 97592 8 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601