Устройство защиты синхронного генератора от асинхронного хода Советский патент 1983 года по МПК H02H7/06 H02J3/24 

Изобретение относится к элект ртехнике к может быть использовано на электростанциях для защиты генераторов от асинхронного хода.

Асин}гронный ход является одним из опасных аварийных режимов мощных генераторов, так как сопровояс- дается значительными электродинамическш-ш и тет4пературными перегрузками, способными привести к повреждению генератора и длительному выходу его из строя.

Известны устройства защиты от асинхронного хода, основанные на изменении угла ротора относительно статора Clj и f2J .

Однако они не позволяют надежно и быстро выявлять асинхронных ход, т.е. выпадение генератора из мсинхронизма.

Известно устройство защиты от асинхронного хода, измеряющее угол и скольжение ротора относительно статора, а также ток статора. Устройство содержит две мостовые фазочувствительные схемы с поляризованными реле на выходе, реле времени, реле, максимального тока и выходные реле, Фазочувствительные схемы измеряют угол между напряжениями шин станции и тахогенератором на валу ротора. Одно поляризованное реле срабатываеТ в диапазоне углов 90-270, другое180-360°. Угол 180 фиксируется одновременной работой реле. Реле времени задает величину уставки скольжения, реле максимального тока определяет уставку по току статора, а выходные реле дают сигналы на отключение и разгрузку. При угле 9О запускается реле времени и начинается i контроль скольжения, который .продолжается до 180. Если/реле времени не успевает отработать, а реле тока сработает, т.е. скольжение ротора, и ток статора превысят критические значения , то при 180° выходное реле дает сигнал на отключение. Если 7реле времени отработает и реле тока не сработает , то при на выходе появится сигнаин на разгрузку генератора Сз} и из.

Сув1ествующая схема згациты от асинхронного хода не позволяет надежно и быстро определять асинхронных хо ход, приводящий к повреждению генератора При В1ападении генератсфа из синхронизма скольжение ротора до 180 изменяется незначительно и только после lao начинает сильно увеличиваться. Поэтому измерение скольжения в пределах 90-1 ВО не обеспечивает надезкной и быстродейсзтвуквдей защиты Лгенератора от асинхронного хода. Хотя после 180 скольжение превысит критическое значение, генератор не отклю чается, проработает в опасном режиме целый цикл, а с замедлением отключится только на следующем повороте, если при этом не выйдет из строя.

Цель изобретения - повышение надежности и быстродействия защиты генератора от асинхронного хода.

Поставленная цель достигается тем, что устройство защиты генератора от асинхронного хода, содержащее фазочувствительную схему, элемент времени и релейные элементы, снабжено тремя интегрирующими элементами с порогами срабатывания, инверторе, RSтриггером, пороговым элементом и трехвходовым логическим элементом И, причем в качестве элемента времени использован одновибратор, а фазочувствительная схема выполнена в виде двухвходового логического элемента .И, причем входы двухвходового логического элемента И подключены к зажимам для подключения к разнополярным концам обмоток измерительного трансформатора напряжения шин станции и вспомогатель ного генератора, а выход подсоединен к трем интегрирукнцим элементам с по«рогами срабатывания, при этом один из интегрирующих элементов пoдкJпoчeн к выходу элемента И через инвертор, в свою очередь, выход одного интегрирующего элемента присоединен к первому релейному элементу, который выполнен со сглаживанием на выходе и установлен в цепи предупредительной сигнализации, выход второго интегрирующего элемента связан со входом одновибратора и с 5 - входом iRS-триггера а выход третьего интегрирующего мента соединен с ft-вход 1 RS-триггера и с одним из входов трехвходового логического элемента И,.9торой вход- которого подключен к выходу одновибратора, а третий - к выходу пОрого вого элемента, вход которого подключен к зажиму для присоединения на из- мерительный трансформатор тока стато-; ра, причем выход элемента И присоединен ко второму релейно1«у элементу, ; который выполнен с памятью и установлен в цепи отключения генератора.

Создание соответствующей на полупвроводниковых элементах с измерением уггюЗ BO всем диапазоне 0-360 и широким изменением заданного времени скольжения вплоть до секунд позволяет в случае возникновений, асинхронного хода надежно и быстро отключить генератор при заданных углах и скольжениях после 180.

На чертеже приведена блок-схема устройства защиты генератора от асин хронного хода:.

Входы двухв.ходового логического элемента И 1, выявлякяцего угол ,выбега ротора, подключены через понижающие трансформаторы к г азнополярннм концам обмоток измерительных трансформаторов напряжения шин станции и вспомогательного генератора на валу ротоpa. Выход этого элемента соединен с интегрирующим элементом 2, задающйи

угол подачи предупредительного сигнала, а также с интегрирующим элементом 3, задающим угол начала разгрузки и измерения скольжения, и через инвертор 4 с интегрируиндим элементом 5, задающим угол снятия разгрузки и разрешения отключения. Выход интегри- . рующего элемента 2 связан с релейным элементом б, имекедим на выходе сглаживание и действующим, на предупреди,тельную сигнализадаю. Выход интегрирующего элемента З присоединен к 5 входу : R5 -триггера 7 действующего на автслитическую разгрузку генератора, и к одновибратору 8, задающему/время измерения скольжения. &ВСОД интегрирующего элемента 5 на R-вхоД 5-триггера разгрузки 7 и на один из входов трехвходрвого логического элемента И 9. Другой вход этого элемента соединен, с выходом одновибраторд эадйнного времени скольжения 8, а третий - связан с выходом порогового, элемента 10, который подключен к измерительному трансформатору тока на выводах статора генератора. Выход логического элемента 9 присоединен к релейному элементу 11 имеквдему память (подхват ) и действуняцему на. отключение генератора.

Устро 1ство защиты генератора от асинхронного .хода действует следушцим образом.

Угол ротора относительно статора логический элемент 1 определяет по разности фаз между напряжения ми с шии станции U( и с вспомогательного генератора на вешу ротора Up поступающими на его входы. Элемент реагирует на совпгшемие полуволн одного, знака этих напряжений и выдает

.на выходе и ульсы, длительность которых равна времени совпгщения. Для того, чтобы длительность импульсов была прямо пропорциональна разности фаз и соответственно углу выбега ротора, указанные напряжения подаются на входы элe 4знтa в противофазе. Импульсы с выхода логического элемента идут на интегрирукяцие элементы с порогами срабатывания, которые реагируют на их длительность и своими постоянными времени задают уставки срабатывания по углам выбега ротора.

При нарушении нормального режима работы генератора угол выбега ротора начинает расти и может увеличиться до 90. Непосредственного факта асинхронного хода еще нет. Длительность ймпульоов с выхода логического Элемента достигает соответственно 5 мс. Постоянная времени интегрирующего элемента 2 такая, что при этой длительности на его выходевозникают импулт-си и вызывают срабатывание релей

ного элемента б. На его выходе появ- .

Iляются .сигналы, которые сглаживаются и действ5Ьот на предупредительную сиг-нализацию для принятия вручную мер к нормализации режима генератора. В случае безрезультатности преду.предительной сигнализации угол, выбега ротора продолжает расти и достигает 180°. Это уже свидетельствует 6 возникновении асинхронного хода.

d Длительность импуль.сов с выхода ло- . гического элемента увеличивается до 10 мс. При такой длительности те- перь и на выходе интегрирующего элемента 3 с соответствующей постоянной

5 времени возникают- икптульсы и вызывают срабатывание следующих за ним элементов. В частности, импульсы идут на 5 - вход R5-триггера разгрузки 7 и переводят его в состояние срабатывания ( запись ). На выходе триггера по0является сигнал и действует на авто-: матйческую разгрузку генератора. KpoiMe того, указанные импульсы поступают -на вход одновибратора заданного

.времени скольжения 8 и вызывают его

5 срабатывание. На выходе одновибратоIра появляется йигнал и воздейстшует на один из входов логического элементу 9. . - . .

При дальнейшем увеличении угла про0ворота ротора длительность импульсов с выхода логического элемента 1 уменьшается, а на выходе связанного с ним инвертора Ч растет. Когда угол достигает 270, длительность импульсов уве5личивается до 15 мс. В этом случае надлежащая постоянная времени интегр1с-{ рующего элемента 5 обеспечивает появ-. ление на его выходе импульсов, вызь1вающих действие последующих элементов. Так, импульсы поступают на 0вход RS-триггера разгрузки 7 и приво дят его в несработанное состояние (стирание ). Сигнал на выходе триггера исчезает и снимает автоматическук разгрузку генерачора. Указанные им5йульсы действуют также и на второй вход логического элемента 9. .

Уставку срабатывания по скольжению относительной угловой скорости - . проворота ротора задает сво1рл временем

0 работы одновибратор 8. Одновибратор срабатывает при угле 180° и за анное время удерживает сигнал на своем выходе. Если разгрузка действует успаано, угол проворота растет медленно,

5 и скольжение не превышает уставку срабатывания, то одновибратор отработает раньше,чем будет достигнут угол 270, т.е. сигнал с одновибратора на входе логического элемента 9 исчезнет

0 до того, как на другом его входе появятся импульсы от интегрирукяцего элемента 5. Логический элемент не работает. Импульсы с элемента 5 воздей-/ ствуют на RS -триггер и он. снимает

5 автоматическую разгрузку генератора. который втягивается в синхронизм. В том случае, когда разгрузка не прино.сит успеха, угол проворота быстро возрастает и скольжение бйльше уставки сра атыпвьния, угол ЗТО будет достигнут раньше, чем отработает одновибратор, т.е; импулься4 от интегрирующего элемента 5 и сигнал с выходаоднбвиб-. ратора 8 действуют на логический элемент 9 одновременно. Если при этсхл Toic статора превьшает критическую величину, то срабатывае г пороговый алемент 10 и подает сигнал на третий вход логического элемента. Одновре1С(ен| ное воэдбйствие ч;игналов на все ;три , логического элемента приводит 1 |к его срабатванию. На выходе ло ичеЬ,кого элемента появляется импульс и вызывает срабатывание релейного элемента 11.. Сигнал на его выходе запоми,нает.ся и действует на отключение генератора, предотвращая повреждение последнего. ; Использование предлагаемого устрой.ства защиты от а;синхронного хода обеспечивает по сравнению с известными уст(ройствами более надежную и быстродействующую защиту генератора, что предот{Вращаёт возникновение и раэвити в нем поврезкдений и тем самым поз)зо-. ,ляет Сократить эа ра-гы йа длитёль- - ный простой генераторов в аварийном ремонте и на дополнительный°аварийный |)еэерв в энергосистемах L . ,

УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ГЕНЕРАТОРА ОТ АСИНХРОННОГО ХОДА, содержащее фазочувствительную схему, элемент :времени и релейные элементы, о т л ичающееся тем, что, с целью Ъа , вьЕшения надежности и быстродействия устройство снабжено тремя интегрирую-, щими элементами с порогами срабаты- ;, .вания, инвертором, R5-триггером, пороговым элементом и трехвходовым ло- гическим элементом И, в качестве элемента времени испольаован одвовибра, тор, а фазочувствительная схема выпрлнена в виде двухвходового логического элемента И, причем входы двухвходового логического элемента И подключены к зажимам для подключения К разнополярным концам обмоток измерительного трансформатора напряжения шин станции и вспрмогательного -дгенератора, а выход подсоединен к трем интегрирующим элементам с порогами срабатывания, при этом один из интегрирующих элементов подключен к выходу элемента И через инвертор, выход одного интегрирующего элемента присоединен к первому релейному i элементу, который выполнен со сглаживанием на выходе и установлен в цепи предупредительнойсигиализа.ции, а -выход второго интегрирующего эл лента связан со входсял.одиовибратора и с S-входом -RS-триггера, а ;выход третьего интегрирующего элемен,та соединен с R г-входом RS-триггера и с одним из входов трехвходового логического элемента И, второй вход КОТОРОГО подключен к выходу одно4 Ю вибратора, а третий - к выходу порогового элемента, вход которого подKJno4eH к зажиму для, присрединения isd на измерительный трансформатор токастатора, причем выход элемента И M: присоединен ко второму рейлейному злеаменгу, который выполнен с памятью и установлен в цепи отключения iгенератора.

% Up

L±J-C

((-

Лог,

И Ь

ИИпм.