Устройство для защиты синхронного генератора от витковых и несимметричных коротких замыканий Советский патент 1993 года по МПК H02H7/06 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите синхронных генераторов от коротких замыканий в цепи обмотки статора.

Целью изобретения является обеспечение действия защиты во всех режимах рабо- ты генератора, в том числе при .несимметричных к.з. и витковых замыканиях в генератора, работающем на холостом ходу, либо работающем на сборные шины, станции большой мощности.

Структурная схема устройства приведена на чертеже.

Устройство содержит трехфазную группу трансформаторов тока 1 и трехфазный трансформатор напряжения 2, установленный со стороны фазных выводов обмотки статора, фильтр 3 напряжения обратной последовательности, подключенный входом к выходу трехфазного трансформатора напряжения 2, фильтр 6 тока обратной последовательности, вход которого.подключен к выходу трехфазной группы трансформаторов тока 1. селектор 5 максимального фазного тока, вход которого подключен к выходу трехфазной группы трансформаторов тока 1, частотные фильтры 4 и 7, входы которых подключены к выходам фильтра напряжения 3 и фильтра тока 6 обратной последовательности, реле 8 направления мощности обратной последовательности, входы которого подключены к выходам частотных фильтров 4 и 7, реле 9 тока обратной последовательности, один вход которого подключен к выходу частотного фильтра 7, а второй - к селектору 5 максимального фазного тока, реле 10 напряжения обратной последовательности, вход которого подключен к выходу частотного фильтра 4, элемент 11 ИЛИ, один вход которого подключен к выходу реле тока 9, а второй - к выходу реле напряжения 10 обратной последовательности, элемент времени 12, вход которого подключен к выходу элемента 11 ИЛИ, блок 13 ЗАПРЕТ, один вход которого подключен к выходу элемента времени 12, а другой вход-,к выходу реле 8 направления мощности обратной последовательности, реагирующий орган 14, вход которого подключен к выходу блока 13 ЗАПРЕТ, а выход дает сигнал на отключение защищаемого генератора от сети и гашение его поля.

Устройство работает следующим образом. При возникновении несимметричного к.з. во внешней сети напряжение и ток обратной последовательности на выводах генератора определяется его сопротивлением обратной последовательности. Выделенные соответственно фильтрами напряжения 3 и тока 4 обратной последовательности

сигналы, через полосовые частотные фильтры, настроенные на частоту 50 Гц, подводятся к реле 8 направления мощности, реле 9 тока и реле 10 напряжения обратной последовательности. Уставки реле тока и реле напряжения выбраны таким образом, чтобы при срабатывания этих реле, ток и напряжение подведенные к реле направления мощности гарантировано превышали бы ток и

напряжение необходимые для надежного выбора направления. Если в рассматриваемом режиме реле 9 тока или реле 10 напряжения срабатывают, то сигнал о срабатывании через элемент 11 ИЛИ и эле5 мент времени 12 поступает на блок 13 ЗАПРЕТ. Однако, поскольку мощность обратной последовательности при внешнем к.з. направлена к генератору, то реле 8 направления мощности также срабатывает и

0 через блок 13 блокирует действие защиты на отключение генератора.

При несимметричном к.з. или витковом замыкании в обмотке статора, защищаемого генератора направление мощности об5 ратнойпоследовательности противоположно рассмотренному выше. При этом реле направления мощности 8 не срабатывает и сигнал о срабатывании реле 9 тока или реле 10 напряжения через эле0 мент 11 ИЛИ. элемент времени 12 и блок 13 ЗАПРЕТ поступает на реагирующий орган 14 и устройство защиты срабатывает на отключение генератора.

Если генератор в момент повреждения

5 в обмотке статора находился на холостом ходу, то отсутствует ток обратной последовательности со стороны фазных выводов обмотки. При этом не срабатывает реле тока 8 направления мощности, но срабатывание

0 защиты обеспечивается срабатыванием ре- яе напряжения 10. Если генератор в момент повреждения в обмотке работал на шины мощной станции, то мало напряжение обратной последовательности на фазных вы5 водах обмотки. При этом не срабатывает реле 10 напряжения и реле 8 направления мощности, но срабатывание защиты на отключение обеспечивается срабатыванием реле тока 9 обратной последовательности.

0 При внешних трехфазных к.з., сопровождающихся большими токами, трансформаторы тока могут работать со значительными погрешностями, что приводит к появлению небаланса в фильтре тока

5 обратной последовательности и возможному срабатыванию реле тока 9. Поскольку напряжение обратной последовательности при этом отсутствует и реле направления мощности 8 не срабатывает возможна излишняя работа защиты на отключение генератора. Чтобы этого не произошло предусмотрено торможение реле тока 9 от максимального тока фаз, выделяемого селектором максимального тока 5. Тормо- жение повышает уставку срабатывания ре- ле тока, предотвращая его срабатывание под действием тока небаланса.

Элемент времени 12 необходим для обеспечения опережающего появления блокирующего сигнала от реле направления мощности 8 по отношению к сигналу на отключение от реле тока 9 и реле напряжения Ю.

Фильтр напряжения 3 обратной последовательности и фильтр тока 6 обратной последовательности, элемент времени 12 и блок 13 ЗАПРЕТ выполнены по известным Схемам приведенным в 3. Частотные фильтры 4 и 7 выполнены как полосовые аналоговые фильтры второго порядка. Селектор максимального тока фаз представляет собой трехфазный выпрямительный мост. Реле направления мощности 8 обратной последовательности, реле тока 9 обратной последовательности, реле напряжения 10 обратной последовательности w реагирующий орган 14 выполнены по схемам, приведенным в 4.

Предлагаемая защита может использо- ваться как основная на генераторах неболь- июй мощности, не имеющих параллельных ветвей обмотки статора и трансформаторов тока со стороны выводов нейтрали, а также как дополнительная быстродействующая защита на мощных генераторах.

Формула изобретения

Устройство для защиты синхронного генератора от витковых и несимметричны коротких замыканий в обмотке статора, содержащее трехфазную группу трансфер-

маторов тока и трехфазный трансформатор напряжения, предназначенные для установки со стороны фазных выводов обмотки статора, вторичные обмотки которых подключены ко входам соответственно фильтра тока обратной последовательности и фильтра напряжения обратной последовательности, выходы которых через первый и второй частотные фильтры подключены к входам реле направления мощности, элемент времени, блок Запрет и реагирующий орган, отличающееся тем/что, с целью обеспечения действия защиты при несимметричных повреждениях в генераторе, работающем на холостом ходу, либо работающем на сборные шины станции большой мощности, дополнительно введены селектор максимального фазного тока, реле тока обратной последовательности с торможением от максимального фазного тока, реле напряжения обратной последовательности и элемент ИЛИ, причем селектор максимального тока своими входами подключен в цепь вторичных обмоток трехфазной группы трансформаторов тока, а выходом - к первому входу реле тока обратной последовательности, второй вход которого подключен к выходу первого частотного фильтра, вход реле напряжения обратной последовательности подключен к выходу второго частотного фильтра, выходы реле тока и напряжения обратной последовательности через элемент ИЛИ и элемент времени подключены к первому входу блока Запрет, второй вход которого подключен к выходу реле направления мощности, а выход блока Запрет подключен к входу реа- ги-рующего органа, на выходе которого формируется сигнал на отключение защищаемого генератора и гашения его поля.

Использование: относится к релейной защите синхронных генераторов от коротких замыканий в цепи обмотки статора, для обеспечения действия направленной защиты генераторов обратной последовательности во всех режимах работы, в том числе при витковых и несимметричных коротких замыканиях в генераторе, работающем на холостом ходу, либо работающем на шины станции большой мощности. Сущность изобретения: за счет введения реле тока 9 и реле напряжения 10 обратной последовательности, а также селектора максимального фазного тока 5 обеспечивается положительный эффект устройства. Реле направления мощности обратной последовательности 8 включено так, что оно сраба- тывает только при внешних коротких замыканиях и блокирует действие защиты на отключение генератора. Данная защита может использоваться как основная на генераторах небольшой мощности, не имеющих параллельных ветвей обмотки статора и трансформаторов тока со стороны выводов нейтрали, а также как дополнительная быстродействующая защита на мощных генераторах. 1 ил. « Ё