УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЕЛЕКТИВНОЙ ЗАЩИТЫ ОТ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ В ОБМОТКЕ СТАТОРА ГЕНЕРАТОРОВ, РАБОТАЮЩИХ В УКРУПНЕННОМ БЛОКЕ Российский патент 2006 года по МПК H02H7/06 H02H3/16 

Изобретение относится к области релейной защиты и может быть использовано для защиты от замыканий на землю в обмотке статора генераторов, работающих в укрупненном блоке с непосредственным соединением генераторов.

Известно устройство для защиты от замыканий на землю в обмотке статора генератора [Федосеев А.М. Релейная защита электрических систем. - М: Энергия, 1976, 390 с.], содержащее первый измерительный трансформатор напряжения, подключенный к выводам генератора, второй измерительный трансформатор напряжения, включенный между нейтральной точкой обмотки генератора и землей, первый фильтр высоких частот, вход которого подключен к вторичным обмоткам первого измерительного трансформатора напряжения и второго измерительного трансформатора напряжения, второй фильтр высоких частот, вход которого подключен к вторичной обмотке второго измерительного трансформатора напряжения, орган сравнения, к первому и второму входам которого подключены соответственно выходы первого и второго фильтров высоких частот, фильтр низких частот, вход которого подключен к вторичной обмотке первого измерительного трансформатора напряжения, а выход - к входу реле напряжения.

Данная защита, при установке на генераторах, работающих по схеме укрупненных блоков с непосредственным соединением генераторов, не обладает селективностью по отношению к поврежденному генератору.

Также известно устройство для защиты от замыканий на землю и контроля сопротивления изоляции электроустановки переменного тока [Патент РФ №2239269, МПК 7 Н 02 Н 3/16, БИ №30, 2004], содержащее источник переменного напряжения, разделительный трансформатор, первичная обмотка которого подключена к источнику переменного напряжения, выпрямитель, подключенный к вторичной обмотке разделительного трансформатора, разделительный трансформатор тока, первичная обмотка которого включена в цепь между вторичной обмоткой разделительного трансформатора и выпрямителем, последовательно соединенные измерительный орган защиты с исполнительным блоком и орган контроля изоляции, подключенные к вторичной обмотке разделительного трансформатора тока, орган блокировки, подключенный к вторичной обмотке разделительного трансформатора, выход органа блокировки подключен к блокирующим входам измерительного органа защиты с исполнительным блоком и органа контроля изоляции, шунтирующий конденсатор, подключенный к выходу выпрямителя, разрядник, подключенный параллельно шунтирующему конденсатору.

Данное устройство также не обладает селективностью по отношению к поврежденному генератору, работающему в блоке с непосредственным соединением генераторов.

Известно устройство для селективной защиты от замыканий на землю в обмотке статора генераторов, работающих в укрупненном блоке [А.с. СССР №421083, МПК Н 02 h 3/16, БИ №11, 1974], выбранное в качестве прототипа, содержащее источник контрольного тока, включенный в цепь первого дугогасящего реактора и второго дугогасящего реактора, первый фильтр токов нулевой последовательности и второй фильтр токов нулевой последовательности, установленные соответственно со стороны выводов первого генератора и второго генератора, первый пусковой орган и второй пусковой орган, первые входы которых подключены соответственно к вторичной обмотке первого дугогасящего реактора и к вторичной обмотке второго дугогасящего реактора, а вторые входы - к измерительной обмотке источника контрольного тока, первый избирательный орган и второй избирательный орган, первые входы которых подключены соответственно к выходу первого фильтра токов нулевой последовательности и к выходу второго фильтра токов нулевой последовательности, а вторые входы - к измерительной обмотке источника контрольного тока, первый тормозной блок и второй тормозной блок, входы которых подключены соответственно к выходу первого фильтра токов нулевой последовательности и к выходу второго фильтра токов нулевой последовательности, первый логический блок и второй логический блок, первые входы которых подключены соответственно к выходу первого пускового органа и к выходу второго пускового органа, вторые входы подключены соответственно к выходу первого избирательного органа и к выходу второго избирательного органа, а третьи входы - соответственно к выходу первого тормозного блока и к выходу второго тормозного блока.

Данное устройство реагирует на устойчивые замыкания в обмотке статоров генераторов, работающих в укрупненном блоке с непосредственным соединением генераторов, но может неправильно работать при перемежающихся дуговых замыканиях.

Задача изобретения - обеспечение селективности защиты генераторов, работающих в укрупненном блоке, как при устойчивых замыканиях на землю, так и при перемежающихся дуговых замыканиях.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в устройство для селективной защиты от замыканий на землю в обмотке статора генераторов, работающих в укрупненном блоке, содержащее источник контрольного тока, первый и второй дугогасящий реакторы, первый фильтр токов нулевой последовательности и второй фильтр токов нулевой последовательности, установленные соответственно со стороны выводов первого генератора и второго генератора, первый пусковой орган и второй пусковой орган, первые входы которых подключены соответственно к вторичной обмотке первого дугогасящего реактора и к вторичной обмотке второго дугогасящего реактора, а вторые входы - к измерительной обмотке источника контрольного тока, первый логический блок и второй логический блок, первые входы которых подключены соответственно к выходу первого пускового органа и к выходу второго пускового органа, первый избирательный орган и второй избирательный орган, выходы которых подключены соответственно к второму входу первого логического блока и к второму входу второго логического блока, согласно изобретению дополнительно введены первый трансформатор тока и второй трансформатор тока, включенные последовательно соответственно с первым дугогасящим реактором и вторым дугогасящим реактором со стороны нейтрали соответственно первого генератора и второго генератора, при этом эти трансформаторы тока подключены к источнику контрольного тока, а вход первого фильтра низкой частоты подключен к выходу первого фильтра токов нулевой последовательности и к вторичной обмотке первого трансформатора тока, а выход - к первому входу первого избирательного органа и к первому входу второго избирательного органа, причем первый фильтр токов нулевой последовательности и первый трансформатор тока включены по дифференциальной схеме, второй фильтр низкой частоты, вход которого подключен к выходу второго фильтра токов нулевой последовательности и к вторичной обмотке второго трансформатора тока, а выход - к второму входу второго избирательного органа и к второму входу первого избирательного органа, причем второй фильтр токов нулевой последовательности и второй трансформатор тока включены по дифференциальной схеме.

Именно заявленное выполнение устройства обеспечивает селективную защиту генераторов, работающих в укрупненном блоке, как при устойчивых замыканиях на землю, так и при дуговых перемежающихся замыканиях, за счет введения первого трансформатора тока и второго трансформатора тока, включенных последовательно соответственно с первым дугогасящим реактором и вторым дугогасящим реактором со стороны нейтрали соответственно первого генератора и второго генератора, при этом эти трансформаторы тока подключены к источнику контрольного тока, первого фильтра низкой частоты, вход которого подключен к выходу первого фильтра токов нулевой последовательности и к вторичной обмотке первого трансформатора тока, а выход - к первому входу первого избирательного органа и к первому входу второго избирательного органа, причем первый фильтр токов нулевой последовательности и первый трансформатор тока включены по дифференциальной схеме, второго фильтра низкой частоты, вход которого подключен к выходу второго фильтра токов нулевой последовательности и к вторичной обмотке второго трансформатора тока, а выход к второму входу второго избирательного органа и к второму входу первого избирательного органа, причем второй фильтр токов нулевой последовательности и второй трансформатор тока включены по дифференциальной схеме, так как при этом фиксируются различия направлений низкочастотных составляющих тока нулевой последовательности на выводах и нейтрали поврежденного и неповрежденного генераторов.

Предлагаемое устройство по сравнению с известным прототипом позволяет выполнить селективную защиту от замыкания на землю в обмотке статора генераторов, работающих в укрупненном блоке как при устойчивых замыканиях на землю, так и при дуговых перемежающихся замыканиях. Это достигается за счет учета различия направлений низкочастотных составляющих тока нулевой последовательности на выводах и нейтрали поврежденного и неповрежденного генераторов блока.

На чертеже представлена принципиальная схема устройства для селективной защиты от замыканий на землю в обмотке статора генераторов, работающих в укрупненном блоке.

Устройство содержит источник контрольного тока 1, первый дугогасящий реактор 2 и второй дугогасящий реактор 3, первый фильтр токов нулевой последовательности (ФТНП) 4 и второй фильтр токов нулевой последовательности (ФТНП) 5, установленные соответственно со стороны выводов первого генератора 6 и второго генератора 7, первый пусковой орган 8 и второй пусковой орган 9, первые входы которых подключены соответственно к вторичной обмотке первого дугогасящего реактора 2 и второго дугогасящего реактора 3, а вторые входы - к измерительной обмотке источника контрольного тока 1, первый логический блок 10 и второй логический блок 11, первые входы которых подключены соответственно к выходу первого пускового органа 8 и к выходу второго пускового органа 9, первый трансформатор тока 12 (первый ТТ) и второй трансформатор тока 13 (второй ТТ), включенные последовательно соответственно с первым дугогасящим реактором 2 и вторым дугогасящим реактором 3 со стороны нейтрали соответственно первого генератора 6 и второго генератора 7. Первый и второй трансформаторы тока 12 и 13 подключены к источнику контрольного тока 1. Первый фильтр низкой частоты 14 подключен к выходу первого фильтра токов нулевой последовательности 4 и к вторичной обмотке первого трансформатора тока 12, причем первый фильтр токов нулевой последовательности 4 и первый трансформатор тока 12 включены по дифференциальной схеме. Второй фильтр низкой частоты 15 подключен к выходу второго фильтра токов нулевой последовательности 5 и к вторичной обмотке второго трансформатора тока 13, причем второй фильтр токов нулевой последовательности 5 и второй трансформатор тока 13 включены по дифференциальной схеме. Первый вход первого избирательного органа 16 подключен к выходу первого фильтра низкой частоты 14, второй вход к выходу второго фильтра низкой частоты 15, а выход - к второму входу первого логического блока 10, второй избирательный орган 17, первый вход которого подключен к выходу первого фильтра низкой частоты 14, второй вход к выходу второго фильтра низкой частоты 15, а выход - к второму входу второго логического блока 11.

Источник контрольного тока 1 может быть выполнен на основе параметрического делителя частоты и вырабатывать ток с частотой, равной половине промышленной.

Первый и второй пусковые органы 8, 9 могут быть выполнены на типовых интегральных микросхемах типа К140УД7.

Первый и второй логические блоки 10, 11 могут быть выполнены на типовых интегральных микросхемах типа 1533ЛА3.

Первый и второй фильтры низкой частоты 14, 15 могут быть выполнены на типовых интегральных микросхемах типа К140УД7.

Первый и второй избирательные органы 16, 17 могут быть выполнены на типовых интегральных микросхемах типа К140УД7.

Устройство работает следующим образом.

В нормальном режиме работы генератора за счет напряжения на выходной обмотке источника контрольного тока 1 со стороны нейтрали первого и второго генераторов 6, 7 протекают токи с частотой 25 Гц, определяемые собственными емкостями фаз генераторов. При устойчивых замыканиях в обмотке статора, например, первого генератора 6 ток с частотой 25 Гц течет от источника контрольного тока 1 к месту замыкания как со стороны нейтрали, так и со стороны выводов, причем в поврежденном первом генераторе 6 эти токи направлены встречно, а в неповрежденном втором генераторе 7 имеют одинаковое направление. Указанное соотношение направлений в поврежденном и неповрежденном генераторах сохраняется для низкочастотных составляющих, которые имеют место при дуговых перемежающиеся замыканиях. Так как выход первого фильтра токов нулевой последовательности 4 и вторичная обмотка первого трансформатора тока 12, установленных на выводах и в нейтрали первого генератора 6, соединены по дифференциальной схеме, то низкочастотные составляющие токов в поврежденном первом генераторе 6 суммируются, а в неповрежденном втором генераторе 7 вычитаются. Поэтому сигнал на выходе первого фильтра низкой частоты 14 у поврежденного первого генератора 6 больше, чем у неповрежденного второго генератора 7.

Первый пусковой орган 8 и второй пусковой орган 9 фиксируют уровень и фазу гармоник с частотой равной и ниже промышленной и поэтому срабатывают при любом виде замыкания соответственно в первом генераторе 6 или втором генераторе 7 и подают логический сигнал соответственно на первый вход первого логического блока 10 или на первый вход второго логического блока 11.

В первом избирательном органе 16 и втором избирательном органе 17 происходит сравнение сигналов на выходе первого фильтра низкой частоты 14 и на выходе второго фильтра низкой частоты 15 друг с другом. В поврежденном первом генераторе 6 сигнал на выходе первого фильтра низкой частоты 14 превышает сигнал на выходе второго фильтра низкой частоты 15, поэтому первый избирательный орган 16 подает логический сигнал на второй вход первого логического блока 10. При поступлении одновременно на первый и второй входы первого логического блока 10 логических сигналов от первого пускового органа 8 и первого избирательного органа 16 на выходе первого логического блока 10 формируется сигнал для отключения поврежденного первого генератора 6.

В неповрежденном втором генераторе 7 сигнал на выходе второго фильтра низкой частоты 15 меньше сигнала на выходе первого фильтра низкой частоты 14 и поэтому второй избирательный орган 17 не подает логический сигнал на второй вход второго логического блока 11, то есть на второй логический блок 11 подается только один сигнал от второго пускового органа 9, поэтому сигнал на отключение второго генератора 7 на выходе второго логического блока 11 не формируется.

Использование: в области релейной защиты, для защиты от замыканий на землю. Технический результат заключается в обеспечении селективной защиты как при устойчивых замыканиях на землю, так и при перемежающихся дуговых замыканиях. Устройство для селективной защиты содержит источник контрольного тока, первый и второй дугогасящие реакторы, первый фильтр токов нулевой последовательности и второй фильтр токов нулевой последовательности, установленные соответственно со стороны выводов первого и второго генераторов, первый пусковой орган и второй пусковой орган, первые входы которых подключены соответственно к вторичной обмотке первого дугогасящего реактора и к вторичной обмотке второго дугогасящего реактора, а вторые входы - к измерительной обмотке источника контрольного тока, первый логический блок и второй логический блок, первые входы которых подключены соответственно к выходу первого пускового органа и выходу второго пускового органа, первый избирательный орган и второй избирательный орган, выходы которых подключены соответственно к второму входу первого логического блока и к второму входу второго логического блока, дополнительно в него введены первый трансформатор тока и второй трансформатор тока, включенные последовательно соответственно с первым дугогасящим реактором и вторым дугогасящим реактором со стороны нейтрали соответственно первого генератора и второго генератора, при этом эти трансформаторы тока подключены к источнику контрольного тока, а вход первого фильтра низкой частоты подключен к выходу первого фильтра токов нулевой последовательности и к вторичной обмотке первого трансформатора тока, а выход к первому входу первого избирательного органа и к первому входу второго избирательного органа, причем первый фильтр токов нулевой последовательности и первый трансформатор тока включены по дифференциальной схеме, второй фильтр низкой частоты, вход которого подключен к выходу второго фильтра токов нулевой последовательности и к вторичной обмотке второго трансформатора тока, а выход к второму входу второго избирательного органа и к второму входу первого избирательного органа, причем второй фильтр токов нулевой последовательности и второй трансформатор тока включены по дифференциальной схеме. 1 ил.

Устройство для селективной защиты от замыканий на землю в обмотке статора генераторов, работающих в укрупненном блоке, содержащее источник контрольного тока, первый и второй дугогасящие реакторы, первый фильтр токов нулевой последовательности и второй фильтр токов нулевой последовательности, установленные соответственно со стороны выводов первого и второго генераторов, первый пусковой орган и второй пусковой орган, первые входы которых подключены соответственно к вторичной обмотке первого дугогасящего реактора и к вторичной обмотке второго дугогасящего реактора, а вторые входы к измерительной обмотке источника контрольного тока, первый логический блок и второй логический блок, первые входы которых подключены соответственно к выходу первого пускового органа и выходу второго пускового органа, первый избирательный орган и второй избирательный орган, выходы которых подключены соответственно к второму входу первого логического блока и к второму входу второго логического блока, отличающееся тем, что в него дополнительно введены первый трансформатор тока и второй трансформатор тока, включенные последовательно соответственно с первым дугогасящим реактором и вторым дугогасящим реактором со стороны нейтрали соответственно первого генератора и второго генератора, при этом эти трансформаторы тока подключены к источнику контрольного тока, а вход первого фильтра низкой частоты подключен к выходу первого фильтра токов нулевой последовательности и к вторичной обмотке первого трансформатора тока, а выход к первому входу первого избирательного органа и к первому входу второго избирательного органа, причем первый фильтр токов нулевой последовательности и первый трансформатор тока включены по дифференциальной схеме, второй фильтр низкой частоты, вход которого подключен к выходу второго фильтра токов нулевой последовательности и к вторичной обмотке второго трансформатора тока, а выход к второму входу второго избирательного органа и к второму входу первого избирательного органа, причем второй фильтр токов нулевой последовательности и второй трансформатор тока включены по дифференциальной схеме.