Способ защиты синхронного генератора от внешнего короткого замыкания и устройство для его осуществления

Способ защиты синхронного генератора от внешнего короткого замыкания и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЮТВЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 200976 (21} 2405908/24-07 (51)М. КЛ. с присоединением заявки М (23) Приоритет

Н 02 Н 7/06

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 070182. Бюллетень N9 1 (53) УДК 621. 316.

° 925 (088. 8) Дата опубликования описания 0 701.82 (72) Авторы изобретения

A.E. Круг и А.Г. Эйбшиц (71) Заявитель (54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА ОТ ВНЕШНЕГО

КОРОТКОГО ЗАЬЫКАНИЯ И УСТРОЙСТВО

ЛЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к технике защиты синхронных генераторов и предназначено для защиты синхронных генераторов, используемых в качестве автономных источников электроснабжения, от внешних коротких замыканий независимо от форсировочной способности системы возбуждения.

Известен способ защиты синхронных генераторов от внешних коротких замыканий, основанный на воздействии на катушки выключателя и автомата гашения поля сигнала, пропорционального току короткого замыкания 1 ).

При этом для отстройки от ложных 15 срабатываний при эксплуатационных переходных режимах установившийся ток короткого замыкания должен в 2,5-3,0 раза превышать номинальное значение тока обмотки статора, поэтому извест- 20 ный способ не обеспечивает защиту генератора от внешних коротких замыканий при отсутствии форсировки возбуждения.

Наиболее близок к предлагаемому по25 технической сущности и достигаемому результату способ защиты синхронных генераторов от внешних коротких замыканий, основанный на формировании сигналов, пропорциональных величине 30 напряжения на зажимах генератора,пу-. тем измерения одного из линейных напряжений и степени несимметрии токов по фазам, сравнении каждого иэ полученных .сигналов с уставкой и формировании выходного сигнала защиты при превышении одного из них уставки.

Способ осуществляют. устройством, содержащим датчик степени несимметрии токов по фазам, датчик фазных напряжений, включенный на выходе генератора, и исполнительный орган 12 ).

Однако известный способ обеспечивает защиту генератора от внешних коротких замыканий только при наличии форсировки возбуждения, обеспечивающей 2,5-3,0 и более кратный ток короткого замыкания. Для обеспечения чувствительности защиты к внутренним коротким замыканиям устройство, осуществляющее способ, должно устанавливаться на генераторе, имеющем шесть выводных концов (по три на стороне выводов и нейтрали).

Цель изобретения — независимо оТ форсировочной способности системы возбуждения и обеспечивали бы чувствительность защиты к внутренним коротким замыканиям беэ увеличения числа выводных концов, т.е. расширение

896712 функциональных воэможностей защиты путем обеспечения защиты генератора независимо от форсировочной способности системы возбуждения.

Указанная цель достигается тем, что в способе защиты синхронного генератора от внешнего короткого замыкания, основанном на формировании сигналов, пропорциональных величине напряжения на зажимах генератора путем измерения одного из линейных напряжений и степени несимметрии токов по фазам, сравнении каждого из полученных сигналов с уставкой и формировании выходного сигнала защиты при превышении одного из них уставки, для формирования сигнала,пропорционального величине напряжения на зажимах генератора, дополнительно измеряют два других линейных напряжения и из всех трех линейных напряжений выделяют составляющую прямой последовательности, а для формирования сигнала, пропорционального степени несимметрии токов по фазам иэ трех упомянутых линейных напряжений выделяют составляющую обратной последовательности напряжения на зажимах генератора.

Кроме того, для формирования сигнала, пропорционального степени несимметрии токов по фазам генератора, измеряют ток двойной частоты в обмотке возбуждения генератора.

Устройство для осуществления способа защиты синхронного генератора от внешних коротких замыканий,содержащее датчик степени несимметрии токов по фазам, датчик фазных напряжений, включенный на выходе генератора, два мостовых выпрямителя и исполнительный орган снабжено фильтром прямой последовательности, подключенным к датчику фаэных напряжений и через один мостовой выпрямитель к исполнительному органу, а датчик степени несимметрии токов по фазам выполнен в виде фильтра напряжения обратной последовательности., вход которого подключен к датчику фазных напряжений, а выход через другой мостовой выпрямитель подключен к исполнительному органу.

При этом датчик степени несимметрии токов по фазам может быть выполнен в виде преобразовательного трансформатора, первичная обмотка которого включена последовательно с обмоткой возбуждения генератора, а вторичнаФ обмотка через мостовой выпрямитель включена на исполнительный орган.

На фиг. 1 и 2 изображена схема устройства для осуществления предлагаемого способа, варианты.

Устройство защиты генератора 1, представленное на фиг. 1, содержит датчик 2 степени несимметрии токов о фазам, выполненный в виде фильтdO

65 гашения поля. При увеличенной уставке срабатывания защиты по времени сигнал, пропорциональный составляющей обратной последовательности может оказаться ниже уставки срабатывания защиты, при этом опрокидывание тригра обратной последовательности,датчик 3 фазных напряжений, представляющий собой трехфазный двухобмоточный трансформатор, фильтр 4 прямой последоват льности, выпрямительные мосты 5 и 6, исполнительный орган 7, состоящий из входных цепей 8, двух полупроводниковых триггеров 9 и 10, цепи 11 выдержки времени, тиристоров 12, выключателя 13, автомата 14 гашения поля.

В варианте устройства, представленном на фиг. 2, датчик 2 степени несимметрии токов по фазам выполнен в виде преобразовательного трансформатора, первичная обмотка которого

1$ включена послепопательно с обмоткой возбуждения генератора, а вторичная через выпрямительный мост 6 подключе. на к исполнительному органу. Во всем остальном схема фиг. 2 аналогична

Щ схеме фиг. 1.

В исполнительном органе триггер 9 практически беэынерционен, т.е. он опрокидывается одновременно с появлением сигнала на входе. Величина обратной связи в триггере 9 выбирается такой, что при снижении сигнала на входе ниже уставки срабатывания защиты триггер мгновенно закрывается.

При опрокинутом триггере 9 триггер

10 опрокидывается с выдержкой времени, определяемой постоянной времени заряда конденсатора 15.

Устройство работает следующим образом.

При внешнем несимметричном коротком замыкании на вход исполнительного органа поступают выпрямительные сигналы, пропорциональные прямой и обратной составляющим напряжения генератора, которые при отсутствии

40 форсировки возбуждения затухают от начального значения до нуля (В устройстве, представленном на фиг. 2, функции сигнала, пропорционального напряжению обратной последователь45 ности, выполняет сигнал пропорциональный току двойной частоты обмотки возбуждения). В начальный момент времени напряжение прямой последовательности велико и триггер 9 опрокидывается за счет сигнала, пропорционального составляющей напряжения обратной последовательности. Если уставка срабатывания защиты по времени невелика, то опрокидывание триггера

10 происходит раньше, чем сигнал,пропорциональный составляющей обратной последовательности напряжения, успевает затухнуть, что обеспечивает подачу оперативного напряжения на катушки выклк>чателем 16 и автоматом 14

896712 гера У обеспечивается за счет снижения составляющей напряжения прямой последовательности. При внешних симметричных коротких замыканиях опрокидывание триггеров 9 и 10 обеспечивается за счет глубокого снижения составляющей напряжения прямой последовательности на зажимах генератора.

При внутренних коротких замыканиях, являющихся практически всегда несимметричными, защита работает так

1же, как и при внешних несимметричных коротких замыканиях.

При допустимых несимметричных нагрузках составляющая обратной последовательности напряжения ниже установки срабатывания и защита не рабо- 15 тает. В эксплуатационных переходных режимах снижение составляющей прямой последовательности напряжения оказывается мейьшим, чем необходимо для опрокидывания триггера 9, и защита 30 не работает.

При осуществлении предлагаемого способа обеспечивается защита синхронных генераторов от внешних коротких замыканий независимо от форсировочной способности системы возбуждения, что позволяет при проектировании синхронных генераторов, предназначенных для использования в качестве автономных источников электроснабжения, избежать до- З рогостоящих усложнений системы возбуждения, ставящих целью обеспечение высокой форсировочной.способности в режимах аварийных коротких замыканий.

Предлагаемый способ открывает широкие возможности для применения простых статических тиристорных быстродействующих систем возбуждения,подключаемых на зажимы статора генератора, и позволяет -создать единую универсальную защиту генератора как от внут-40 ренних, так и от внешних коротких замыканий, включая обычно незащищенную зону от генератора до щита управления.

Формула изобретения

50.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Защита станции 50-24. Чертеж

ОБС.354.620.

2. Чернобровов Н.В. Релейная защита. M., "Энергия", 1974, с. 501-504 (прототип).

1. Способ защиты синхронного генератора от внешнего короткого замыкания, основанный на формировании сигналов, пропорциональных величине напряжения на зажимах генератора путем измерения одного из линейных напряжений и степени несимметрии токов по фазам, сравнении каждого из полученных сигналов с уставкой и формировании выходного сигнала защиты при превышении одного иэ них уставки,о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных воз-1 можностей защиты путем .обеспечения защиты генератора независимо от фор- сировочной способности системы возбуждения, для формирования сигнала, пропорционального. величине. напряжения на зажимах генератора дополнительно измеряют два других линейных напряжения и из всех трех линейных напряжений выделяют составляющую прямой последовательности, а для формирования сигнала,.пропорционального степени несимметрии токов по фазам иэ трех упомянутых линейных напряжений выделяют составляющую обратной последовательности напряжения на зажимах генератора.

2. Способ па и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что для формирования сигнала, пропорционального степени несимметрии токов по фазам генератора, измеряют ток двойной. частоты в обмотке возбуждения генератора.

3. Устройство для, осуществления способа по и. 1, содержащее датчик степени несимметрии токов по фазам, датчик фазных напряжений, включен ный на выходе генератора, два мостовых выпрямителя и исполнительный орган, о т л и ч а ю щ е е с я тем, чro оно снабжено фильтром прямой последовательности, подключенным к датчику фазных напряжений и через один мостовой выпрямитель. к исполнительно-. му органу, а датчик степени несимметрии токов по фазам выполнен в виде фильтра напряжения обратной последовательности,. вход которого подключен к датчику фаэных напряжений, а выход через другой мостовой выпрямитель подключен к исполнительному органу.

4. Устройство по п. 3, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что датчик степени несимметрии токов по фазам выполнен в виде преобразовательного трансформатора, первичная обмотка которого включена последовательно с обмоткой возбуждения генератора, а вторичная обмотка через мостовой выпрямитель включена на исполнительный орган.

896712

Составитель Т.Щеголькова

Редактор М.Филь Техред Т. Маточка Корректор В.Синицкая

Заказ 11720/42 Тираж 669 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4