CN1241828A

CN1241828A - 有区外故障闭锁电路的负序反时限保护电路

Info

Publication number: CN1241828A
Application number: CN 98102853
Authority: CN
Inventors: 宋从矩; 宁景云; 刘宝学
Original assignee: QISHEN POWER HI-TECH DEVELOPMENT Co Ltd TIANJIN
Current assignee: QISHEN POWER HI-TECH DEVELOPMENT Co Ltd TIANJIN
Priority date: 1998-07-14
Filing date: 1998-07-14
Publication date: 2000-01-19

Abstract

一种有区外故障闭锁电路的负序反时限保护电路,它属于电动机保护装置及其电路。本发明根据电动机有区外故障时Z_2D< Z₁₀,恒有I₂> I₁的原理,在电动机保护电路中增设了比较电路和闭锁执行电路,该闭锁执行电路受控于来自比较电路和I₂反时限起动电路的信号,仅当区内有故障而区外无故障时,受控于闭锁执行电路的逻辑电路后的继电器才能跳闸切断电动机电源,反之则闭锁、继电器不能跳闸。故本保护电路灵敏性高、可靠性高。

Description

有区外故障闭锁电路的负序反时限保护电路

本发明涉及一种紧急保护电路装置，尤其涉及一种专用于电动机的保护装置。

在工矿企业和扬水站等用电大户中，运行着总数多达几百万台的大型高、低压电动机。由于电动机过载、短路、缺相、接地等故障，常引起电动机被烧毁的事故，造成巨大的经济损失；所以，“电动机保护”成了电力业技术人员的重要课题之一。由于在电动机运行过程中，所有的对称故障，如电动机堵转和对称过负荷等，都产生正序分量；所有的不对称故障，如断相、短路(三相短路除外)等，都产生负序分量；接地故障，则产生零序分量；故而检测上述正序、负序、零序分量，并用该三分量来控制继电器，就成了判定故障和对电动机实施有效保护的基础。

目前常用的有正序和负序反时限的集成电路型保护装置，其工作原理如图1所示：将从被保护设备来的电流通过中间变流器变为保护装置所需电压，把该变压器输出电流分别接入正序和负序过滤电路，再将两过滤电路的输出各自与其后的定值调整、整流、滤波电路相接，以获得纯净、稳定的信号；该两滤波电路的输出各自与并列的速断电路(有门坎)和反时限起动电路相接，正序与负序反时限启动电路均各自接有逻辑电路及与逻辑电路相接的反限时跳闸电路，正序逻辑电路后还接有过负有信号电路；单一的负序反时限保护容置中，仅有上述负序滤波电路其后的全部电路，这种保护装置充分考虑了常规反时限特性电流与继电器动作时限的关系：

和电动机的温升特性曲线，通过调节(整定)K值使二曲线尽量接近，以充分发挥电动机潜力；设计人还考虑到电动机起动电流七倍于额定电流，使该保护在电机起动时能自动抬高I/I_s定值以躲开起动电流；在电流元件上，采用了反时限电流元件、瞬时电流元件和灵敏电流元件，并把反时限过流元件的起动值定为1.15-1.4I_N、灵敏元件定为2-3I_N、断速元件定为8-10I_N。该保护装置，由于其设计合理，具有性能完备、灵敏度高、保护效果好等优点，并已较广泛应用于电动机保护。

现有的有正序和负序反时限电机保护装置，它虽有性能完备、灵敏度高，使用方便等优点。但是，该保护装置还存在着不能从原理上区分内部故障和外部故障的缺点，以致在高灵敏性区域会因外部故障而产生误动作；而用提高电流整定值和增大动作时间来保证动作的选择性，又将降低其内部故障的灵敏性，并增加其整定值计算的复杂性。严格地说，现有保护装置仍有可靠性不高的缺点。

本发明的目的是：在现有负序反时限保护电路中，增加一个能对内部故障和外部故障作出判别的比较电路和一个在判定为外部故障时能立即将负序保护电路闭锁起来的闭锁执行电路，以保证保护电路能够在对内部故障有高灵敏度的条件下，决不会因外部(区外)故障而产生误动作，提高保护装置的可靠性，免去因考虑区外故障给整定值计算带来的麻烦。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：(请参阅图2、图3)

本发明的有区外故障闭锁电路的负序反时限电动机保护包括现有保护电路中的I₂滤序器、定值调整电路、整流电路、滤波电路、I₂速断电路和I₂反时限起动电路、逻辑电路、反时限跳闸电路，另外增设了由比较电路和闭锁执行电路组成的区外故障闭锁电路，比较电路的设计依据是：当电动机内部故障时，由于电力系统的正序阻抗Z₁₅和负序电抗Z_2S大致相等，故正序电流I₁与负序电流I₂也大致相等；而当电动机区外故障时，由于电动机的Z_2D＜Z_1D，故必有I₂＞I₁。本发明的设计方案是：将从正序电流滤序器的输出电流I₁和从负序电流滤序器的输出电流I₂同时输入I₂≥1.2I₁比较电路，该比较电路的输出电平和滤波电路的输出电平经逆变后一起输入到闭锁执行电路，闭锁执行电路的输出电平输入I₂反时限起动电路，该起动电路的输入接逻辑电路并由逻辑电路的输出电平控制继电器闭锁或跳闸；I₂速断电路直接受控于闭锁执行电路和滤波电路的输出，以使只有当区内有故障而区外无故障时由逻辑电路控制的继电器才能立刻或反时限跳闸(切断电源)；反之，当区内区外均无故障或者当区外有故障而区内无故障时，由逻辑电路控制的继电器不能动作(处于闭锁状态)。

为更清楚地说明本发明的技术方案：兹结合最佳实施例对本发明借用的公知技术作简略说明，并对本发明的特征技术详述如下：

图2本发明的有区外故障闭锁电路的负序反时限保护电路框图。

图3本发明的有区外故障闭锁电路的负序反时限保护电路图。

1.负序电流滤序器，由分别以二极管电阻、电容和U1：A、U1：B、U2：A三个运放器为核心的滤波组成，U1：A、U1：B、U2：A的型号均为LM1558。

2.定值调整电路由U2：B、U3：A二个运放器，电阻排RP₁、RP₂、RP₃、RP₄和调码开关BL₁等组成，U2：B、U3：A的型号为LM1558。

3.整流电路由D₇、D₈及运放器U3：B等组成，U3：B为LM1558型。

4.滤波电路由以运放器U₄：A、U₄：B及电阻、电容构成，U4：A、U4：B均为LM1558型。

5.速断电路由运放器F₂：C、二极管、电阻、电容、电阻排RP5、拨码开关BL₄及稳压管WY₂组成，F₂：C型号为LM224。

6.反时限起动电路由运放F2：A、U5：A、F2：D、电阻、二极管、电阻排RP₆、RP₆、拨码开关BL₃组成，其中F2：A、F2：D为LM224型，U5：A为LM1558型。

7.逻辑电路由U5：B、F1：D、U6：A、F₂：B二极管、电阻等组成，F1：D、F2：B为LM224型，U6：A、U5：B为LM1558型。

本发明的特征在于：比较电路中的D₁₆与R₁₆₂相并联，D₁₆的正端与负序电流滤序器的输出端(U2：A的脚1)相接，D₁₆的负端接F1：A的输入脚3同时经C₁₈接地，F1：A的输入接脚2与输出接脚1短路，F1：A的输出经R₁₆₃接F1：C的输入接脚9，D₁₅与R₁₆₆并联，D₁₅的正端经N₁₃与正序电流滤序器的输出相接，D₁₅的负端接F1：B的输入接脚5并经C₁₁接地，F1：B的输入脚6与其输出接脚7短路，并经R₁₆₇与运放F1：C的输入接脚10相接，脚8与线N₄相接。闭锁执行电路，其运放U6：B的输入接脚5接地，其另一输入接脚6经R₁₆₈与线N₄相接，且输入接脚6经R₁₆₉与输出接脚7相接，U6：B的输出接D₁₂正端，D₁₃的正端与I₂反时限起动电路中F2：D的输出脚14相接，D₁₂、D₁₃的负端接点接R₃₇左端，R₃₇右端接WY₁负端，WY₁正端接T₁(3DG6B)基极，T₁的集电极与反时限起动电路中BL₃的引线N₈相接并和逻辑电路中U5：B的输入接脚6相接，WY₁的负端经R₃₈接T₁的发射极，并通过导线与U5：B的输出脚7相接，WY₁该导线与N_B之间并联有C₇、C₈、C₉。在上述电路中所有以F为字首的运放器均为LM224型，而以U为字有的运放器均为LM1558型。图3中，M₁-M₁₆为测试孔。

上述电路的工作原理如下：

为简捷地说明本区外闭锁电路的工作原理，兹以两二同向并列的D₁₂、D₁₃的结点为分界，分别考察D₁₂和D₁₃前的电路对D₁₂和D₁₃电平的影响，以及D₁₂和D₁₃的电平对其后面的WY₁、T₁、C、U5：B、F1：D和继电器的作用和效果。D₁₂的电平有以下三种：①当区外有故障而区内无故障时，F1：C中因I₂≥1.2I₁，F1：C输出高电平，U6：B输出低电平，D₁₂为低电平；②当区外无故障且区外也无故障时，F1：C的两个输入都是低电平，F1：C输出高电平，U6：B输出低电平，D₁₂低电平；③当区外无故障而区内有故障时，F1：C中I₂≥1.2I₁不成立，F1：C输出低电平，U6：B输出高电平，D₁₂高电平。D₁₃的情况有以下二种：①’区内有故障时，滤波电路中U4：B输出低电平，反时限起动电路中的F2：D输出高电平，D₁₃高电平；②’区内无故障时，U4：B输出高电平，F2：D输出低电平，D₁₃低电平。考察事件①②③与①’②’的相容性，不难看出：①与②’相容，②与②’相容，③与①’相容，亦即在区外有故障而区内无故障或者在区内区外都无故障的情况下，D₁₂、D₁₃的结点处于低电平；此时稳压二极管WY₁截止，T₁不导通、C₇、C₈、C₉充电，F1：D的输入脚13高电平，F1：D输出低电平，不能使继电器跳闸；而当区外无故障而区内有故障时，D₁₂、D₁₃的结点处于高电平，在电压＞7.5V时WY₁被击穿，T₁导通，C₇、C₈、C₉不能充电，F1：D脚13输入低电平，F1：D输出高电平，即可使继电器跳闸，将电动机电源切断，使电机得到保护。

本发明的有区外故障闭锁电路的反时限电动机保护，经实验室复试验，证明其确能正确区别区外故障和区内故障，并能在区外有故障而区内无故障及区内外都无故障的条件下有效地闭锁，使继电器不跳闸，电动正常运行；仅当区外无故障而区内有故障时，则不闭锁，继电器能跳闸切断电动机电源，使电动机得到有效保护。尤其要说明的是，使用本发明电动机保护时，不必以降低灵敏性为代价来换取较大范围的适应性，而可在保证灵敏性的前提下提高其动作的可靠性(不产生误动作)，也避免了复杂的整定值计算。在几个工厂的实际试用中，再次证明它确实具有灵敏性高，适应性强，动作稳定可靠的优点，完全符合本发明的目的。

Claims

1、一种专用于电动机保护的有区外故障闭锁电路的负序反时限保护电路，包括负序电流滤序器、定值调整电路、整流电路、滤波电路、I₂速断电路、I₂反时限起动电路、逻辑电路、反时限跳闸电路，其特征在于：本发明增设了由比较电路和闭锁执行电路组成的区外故障闭锁电路，将从正序电流滤序器的输出电流I₁和从负序电流滤序器的输出电流I₂同时输入I₂≥1.2I₁比较电路，该比较电路的输出电平和滤波电路的输出电平经逆变后输入到闭锁执行电路，闭锁执行电路的输出电平输入I₂反时限起动电路，该起动电路的输入接逻辑电路并由逻辑电路的输出电平控制继电器；I₂速断电路直接受控于闭锁执行电路和滤波电路的输出。

2、根据权利要求1所述的有区外故障闭锁电路的负序反时限保护电路，其特征在于，所述的比较电路中的D₁₆与R₁₆₂相并联，D₁₆的正端与负序电流滤序器的输出端(U2：A的脚1)相接，D₁₆的负端接F1：A的输入脚3同时经C₁₈接地，F1：A的输入接脚2与输出接脚1短路，F1：A的输出经R₁₆₃接F1：C的输入接脚9，D₁₅与R₁₆₆并联，D₁₅的正端经N₁₃与正序电流滤序器的输出相接，D₁₅的负端接F1：B的输入接脚5并经C₁₁接地，F1：B的输入脚6与其输出接脚7短路，并经R₁₆₇与运放F1：C的输入接脚10相接，脚8与线N₄相接。闭锁执行电路，其运放U6：B的输入接脚5接地，其另一输入接脚6经R₁₆₈与线N₄相接，且输入接脚6经R₁₆₉与输出接脚7相接，U6：B的输出接D₁₂正端，D₁₃的正端与I₂反时限起动电路中F2：D的输出脚14相接，D₁₂、D₁₃的负端接点接R₃₇左端，R₃₇右端接WY₁负端，WY₁正端接T₁(3DG6B)基极，T₁的集电极与反时限起动电路中BL₃的引线N₈相接并和逻辑电路中U5：B的输入接脚6相接，WY₁的负端经R₃₈接T₁的发射极，并通过导线与U5：B的输出脚7相接，WY₁该导线与N₈之间并联有C₇、C₈、C₉。在上述电路中所有以F为字首的运放器均为LM224型，而以U为字有的运放器均为LM1558型，M₁-M₁₆为测试孔。