Устройство для защиты синхронного генератора от потери возбуждения Советский патент 1979 года по МПК H02H7/06 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устрюйствам для защиты синхронного генератора. Известны аналогичные устройства защиты от потери возбуждения посредством реле, включенного через преобразователи в цепь возбуждения генера тора и срабатывающие при значениях тока (напряжения) возбуждения ниже уставки реле, которая выполняется независимой автоматически изменяется с помощью дополнительных преобразователей в зависимости от активной мощности генератора 2. Недостатком этих устройств являет ся возможность их ложного срабатывания при синхронных качаниях в энергосистеме, когда ток в обмотке возбуждения (ОВ) генератора периодически уменьшается из-за наведения тока со стороны статора в противофазе с вынужденным током от возбуждения, а также при отключении коротких замыканий во внешней сети и при воздействии автоматического регулятора во буждения на развозбуждение из-за ув личения напряжения в сети, на котор работает генератор. Прототипом описываемого устройства является устройство для защиты синхронного генератора от потери возбуждения, содержащее измерительный шунт в цепи обмотки возбуждения генератора, измерительный трансформатор напряжения в цепи статора генератора, автоматический регулятор возбуждения генератора и трехобмоточное герконовое реле, обмотка управления которого подключена к упомянутому измерительному шунту, а одна из обмоток подмагничивания включена последовательно со стабилитроном 3. Обмотка основного подмагничивания герконового реЛе служит для создания таких ампер-витков AWno , что при отсутствии ампер-витков других обмоток контакт реле разомкнут,,и оно находится на грани срабатывания, работая как нуль-индикатор. Управляющая обмотка создает ампер-витки AW.,, пропорциональные величине тока 1| в ОВ генератора. Реле срабатывает, замыкая контакт, при прохождении тока Ij генератора через нуль (AW., 0) и при отсутствии дополнительного потока пoд laгничивaния (AWpj 0) . Вследствие

дгого обеспечивается надежная защита ри потере.генератором возбуждения при его переходе в асинхронный реим, когда Ij оказывается -равным ную длительно или периодически, или же осит знакопеременный характер, Обмота дополнительного подмагничивания, 5 создающая ампер-витки AWпд, служит ля предотвращения возможности ложного действия реле при уменьшении тока 1г до нуля вследствие воздействия автоматического регулятора возбужде- SO ния на развозбуждение из-за повышения напряжения статора генератора выше номинального. .Порог возникновения AWпд выбирается на уровне номинального напряжения статора с tio- IS мощью стабилитрона. При потере генератором возбуждения и при переходе в асинхронный режим он потребляет на намагничивание реактивную мощность из вследствие чего напряжение 20 на зажимах статора оказывается ниже номинального и не возникают, т.е. обеспечивается срабатывание защиты при уменьшении If до нуля. При увеличении напряжения статора выше номи- 25 нального возникают ампер-витки такой величины, что возможность срабатывания защиты исключается.

Одним из недостатков этого устройства является необходимость в ЗО специальном выпрямителе и параметрическом стабилизаторе напряжения с широким диапазоном стабилизации, что усложняет устройство, а также необходимость изменения порога возникно- 35 вения дополнительного потока подмагничивания AW в случае изменения уставки автоматического регулятора возбуждения, т.е. в случае изменения поддерживаемого напряжения статора генератора с длительным отклонением от номинального. Без изменения порога возникновения возможна неселективная работа устройства при воздействии автоматического регулятора .g возбуждения на развозбуждение, так как это воздействие начинается при увеличении напряжения выше уставки регулятора и, если она задана существенно ниже номинального напряжения, „ а порог AWn выбран по номинальному напряжению, реле не блокируется.

Целью предложенного изобретения является упрощение устройства и повышение его селективности. .

Это достигается тем,- что в устройстве для защиты синхронного генератора -от потери возбуждения, содержащем измерич;-.льный шунт., в цепи обмотки возбужден1,я генератора, измерительный трансформатор напряжения в цепи ста-: iO тора генератора, автоматический регуля -i тор возб овдения генератора и исполнительное гэрконовое реле, обмотка управления которого подключена к упомянутому измерительному шунту, одна из §5

обмоток подмагничивания, включенная последовательно со стабилитроном, подключена к выпрямителю блока изменения уставки. Другая обмотка подмагничивания упомянутого исполнительного реле включена в цепь оперативного постоянного тока защищаемого генератора.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства, которая содержит измерительный трансформатор 1 напряжения, автоматический регулятор 2 возбуждения генератора, который содержит блок 3 изменения уставки, выпрямитель 4 блока 3 изменения уставки, измерительный орган 5 и усилитель 6, Автоматический регулятор 2 подключен к измерительному трансформатору 1 напряжения и воздействует на возбудитель генератора 7, изменяя ток возбуждения. Устройство содержит также исполнительное герконовое реле 8, управляющая обмотка которого включена на шунт 9 в цепи, обмотки возбуждения 10 генератора, а обмотка подмагничивания включена через балластное сопротивление 11 в цепь оперативного постоянного тока защищаемого генератора. Эта обмотка, создает основной поток подмагничивания. Дополнительная обмотка подмагничивания подключена к. выходу блока 4 через стабилитрон 12, определяющий порог, при котором возникает дополнительный поток подмагничивания AW.

Защита срабатывает при замыкании контакта реле.

Условие срабатывания устройства не отличается от прототипа

AW piAW A a AWnft- (i) Однако, в отличие от прототипа, в предложенном устройстве исключено питание обеих обмоток подмагничивания от трансформатора напряжения генератора. Вместо этого обмотка основного подмагничивания подключена к оперативной цепи постоянного тока защищаемого генератора, а обмотка дополнительного подмагничивания подключена к выходу выпрямителя 4 блока 3 изменения уставки. В установившихся режимах напряжения за блоком 3 изменения уставки и выпрямителем 4 изменяется в пределах, определяемых статизмом регулирования,который выбирается при настройке автоматического регулятора возбуждения на уровне,не превышающем.±2%,т,е. в установившихс режимах величина этого напряжения остается практически неизменной, В динмических режимах, при отсутствии воздействий на блок 3 изменения уставки напряжение (Ug) за ним и его выпрямителем повторяет изменение напряжения статора генератора. Такси характер изменения напряжения за указанными элементами используется в предложенном устройстве для его самоблокировк в режимах повышения напряжения статора генератора,, не связанных « изменением уставки, например, при кача ниях в энергосистеме или отключении нагруженных линий электропередач (ЛЭП), когда действует на развозбуждение автоматический регул;ятор воз г буждения. Этот принцип самоблокировки датчика от ложных срабатываний яв ляется основным отличием от прототипа. Порог возникнования AWpдBыбиpaeтся paBHtjM постоянному напряжению за выпрямителем 4 блока-3 изменения уставки. При потере турбогенератором возбуждения и при переходе в асинхронный режим напряжение статора снижается, соответственно снижается напряжение на выходе выпрямителя 4, поэтому не возникают, и устройство срабатывает при If 0 (AW - . О, AWcp 5 AWno) . При увеличении напряжения генератора в процессе кач:аний в энергосистеме или по любым причинам возникают выбран ные такой величины, что возможность срабатывания реле исключается. На фиг. 2 приведена характеристика, работы устройства в координатах l, U2 . На участке 10-11 обеспечивается постоянство уставки реле 8 за счет постоянных ампер-витков основного подмагничивания AWf,o, Точка 11, соответствующая номинальному напряжению генератора, является порогом открытия стабилитрона 12, поэтому при большем напряжении статора генератора возникают AWnn и характеристика реле резко уходит вниз. Этим предотвращается возможность его ложной работы иэ-за снижения тока If до нуля вследствие действия автоматичес кого регулятора на развозбуждение. При работе генератора без регулятора снижение I| до нуля в режимах, не связанных с потерей возбуждения, невозможно и участие обмотки дополнительного подмагничиванияДЛЯ обеспечения селективности защиты не нужно, поэтому изменение напряжения, поддерживаемого на генераторе при работе без регулятора, не влияет на правильность работы устройства. Линия 12 на фиг. 2 характеризует работу ре ле при протекании по обмотке возбуждения тока If обратной полярности. Тогда для размыкания контакта реле должно выполняться условие /-ANSW,, / т.е. эта часть характеристики является нерабочей. Эффективность устрой ства определяется тем, что оно позво ляет предотвратить повреждение дорогостоящих генераторов при их переходе в асинхронный режим, автоматизировав отключение от сети или разгрузку до допустимого уровняi В последнем случае генератор может быть оставлен в сети, что повышает надежность энергоснабжения потребителей. В отличие от прототипа исключена возможность неселективного действия устройства и излишних отключений или разгрузок генератора из-за воздействия регулятора на развозбуждение; при поддержании на генераторе напряжения номинального. Для данного устройства не требуются специальный выпрямитель и стабилизатор напряжения ,с пшроким диапазоном, стабилизации, что упрощает устройство, уменьшает его габариты в три раза и улучшает характеристику работы. Формула изобретения Устройство для защиты синхронного генератора от потери возбуждения, содержащее измерительный шунт в цепи обмотки возбуждения генератора, измерительный трансформатор, напряжения в цепи статора генератора, автоматический регулятор возбуждения генератора и исполнительное трехобмоточное герконовое реле, обмотка управления которого подключена к упомянутому измерительному шунту, а одна из обмоток подмагничивания включена последовательно со стабилитроном, отличающееся тем, ч;50, с целью упрощения и повышения селективности, одна обмотка подмагничивания упомянутого реле включена в цепь оперативного постоянного тока защищаемого генератора, а.другая обмотка подмагничивания через упомянутый последовательно включенный стабилитрон подключена к выпрямителю блока изменения уставки автоматического регулятора возбуждения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Томаш Я. Защита при потере возбуждения синхронных машин 1961, т.11, 2. 2.Авторское свидетельство СССР № 396784, кл. Н 02 Н 7/06, 1974. 3. Заявка 231097/24-07, кл. Н 02 Н,7/06, 1976, по которой принято решение о выдаче авторского свидетельства.

fM

и

0,5

10

US

-f.5

:г{о.е-)

n