Устройство для защиты синхронного генератора от потери возбуждения и асинхронного режима Советский патент 1981 года по МПК H02H7/06 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам защиты синхронного генератора. Известны устройства защиты от потери возбужде.ния, включенные в цепь возбуждения генератора через те или иные преобразователи и срабатывающие при уменьшении тока возбуждения ниже некоторой уставки, которая выполняется независимой, или автоматически изменяется с помощью дополнительных преобразователей в зависимости от активной мощности генерато ра i:i и С2,. Недостатком этих устройств является вероятность их ложного срабаты вания при синхронных качаниях в эне госистеме, когда ток в обмотке возбуждения (ОВ) генератора периодиче ки уменьшается из-за наведения ток со стороны статора в противофазе с вынужденным потоком от возбудителя, а также при отключении коротких замыканий во внешней сети и при воздействии автоматического регулятора возбуждения (АРВ) на развозбуждени Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для защита синхронного генератора от потери возбуждения и асинхронного режима, выполненное на основе нуль-индикатора, представляющего собой трехобмоточнос герконовое реле. Обмотка подмагничивания этого реле, обеспечивающая его работу в режиме нуль-индикатора, включается в цепи оперативного постоянного тока защищаемого генератора, а управляющая обмотка реле подключается к измерительному ыунту в цепи ОВ и создает ампервитки, пропорциональные величине тока i в ОВ генератора. Третья обмотка реле включается через стабилитрон на выход блока изменения уставки АРВ генератора по напряжению и предназначена для предотвращения ложного срабатывания в случаях, когда вслеяствие действия АРВ на развозбуждение возможно уменьшение тока в ОВ до нуля при синхронной работе или при качаниях в энергосистеме. Это устройство является селективным и успешно эксплуатируется на ряде турбогенераторов мощностью 300 и 500 МВт С31. Недостатком устройства является зависимость его параметров от типа и конкретного исполнения АРВ генератора, чтотребует выполнения различных модификаций реле.

Цель изобретения - обеспечение селективности действия устройства и его унификация,

Поставленная цель достилается тем, что в устройстве для защиты синхронного генератора от потери воз.Суждения и асинхронного режима, содержащее герконовое реле, обмотка подмагничивания которого подключена в цепь оперативного постоянного тока управляющая обмотка подключена к преобразователю тока возбуждения в дналогоБЫй сигнал и обмотка самоблокировки со стабилитроном в цепи, обмотка самоблокировки герконового реле подключена через введенный полярочувствительный элемент параллельно обмотке возбуйодения генератора.

На фиг, 1 приведена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 - характеристика его работы (А - зона срабатывания реле, Б - граница действия самоблокировки, которая может изменяться выбором ампервитков обмотки самоблокировки),

Устройство содержит герконовое реле 1, обмотка подмагничивания которого включена через балластное сопротивление 2 в цепь постоянного оперативного тока защищаемого генератора. Обмотка управления подключается на вход преобразователя тока возбуждения в аналоговый сигнал, в качестве которого (фиг, 1) указан измерительный шунт 3 в цепи обмотки возбуяодени ОВ-4, а обмотка самоблокировки подключена через п.олярочувствительный элемент 5 параллельно ОВ-4,

Полярочувствительный элемент, выполненный в данном случае с помощью балластного сопротивления, стабили трона и диода обеспечивает протекание тока в обмотке самоблокировки только при отрицательном напряжении на заишмах ОВ.

При напряжении на зажимах ток в обмотке самоблокировки не прочТекает и устройство, явлйющееся нульиндикатором, срабатывает при прохожднии тока в ОВ через нуль.

Обеспечение устройством селективной защиты генератора от потери возбуждения и сопровождающего ее асинхронного режима основывается на следующем .

При возникновении асинхронного режима синхронной машины из-за потери возбуждения ток, наводимый со стороны статора D ОВ, при замыкании после ней накоротко или на сопротивление носит знакопеременный характер и периодически проходит через нуль, а при размыкании ОВ - равен нулю. При замыкании ОВ па вентили вьшрямительной установки системы возбуждения ток в яе цепи периодически изменяется от некоторого положительного

значения при открытом состоянии вентилей до нуля при их запирании. При управляемых вентилях в случае сохранения управляющих импульсов ток в цепи ОВ изменяется аналогично, а при потере управляющих импульсов вентили оказываются запертыми, независимо от полярности ЭДС, наводимой на ОВ.

Во всех этих случаях и-ндуктирован,ное напряжение на зажимах ОВ также носит периодически знакопеременный характер. Однако, если ток в продольных контурах ротора, в т.ч. в цепи ОВ, изменяется в фазе с определяющей его ЭДС, то напряжение на зажимах ОВ изменяется в противофазе с ней.

Наведенный ток в продольных контурах ротора и напряжение на зажимах ОВ при скольжении ротора относительно поля статора одновременно- проходят через нуль, что изменяется при этом в противоположных направлениях. Поэтому при отрицательной полярности тока в ОВ или в период его равенства нулю из-за запирания вентилей выпрямительной установки напряжение положительно и наоборот. При замыкании ОВ накоротко (в т.ч. и через i открытые вентили) напряжение на зажимах ОВ равно нулю,

. При выпадении из синхронизма возбужденного генератора из-за уменьшения возбуждения ниже уровня, достаточного для сохранения синхронной работы, напряжение на зажимах ОВ положительно как при совпадении направления индуктированного в ней тока с вынужденным током от возбудителя, так и при обратной полярности тока, индуктированного в продольных контурах ротора. В последнем случае, при запирании вентилей выпрямительной установки, когда ток в ОВ равен нулю, на ее зажимах из-за увеличения скольжения -возникает перенапряжение той же полярности, что и вынужденное напряжение от возбудите;%я, т.е. положительное.

Во всех этих случаях срабатывание устройства обеспечивается, поскольку соблюдаются указанные условия.

Ток в ОВ i О

Напряжение на ОВ и 7/ О

В случае глубокого развозбуждения генератора, например действием АРВ с переводом управляемого преобразователя системы возбуждения в режиминвертирования, что возможно при резком повышении напряжения в сети или периодически, при качаниях в энергосистеме, на зажимах ОВ возникает отрицательное напряжение, что может повлечь за собой кратковременное уменьшение тока в ОВ до нуля с последующим его увеличением, причем за это время генератор не выпадает из синхронизма. При этом полярочувствительный элемент пропускает ток в

обмотку самоблокировки реле, ампервитки которой выбраны таким образом, чтобы предотвращалась возможность срабатывания реле как при i О, так и при отрицательных значениях i в реально возможных пределах. Этим обеспечивается селективность защиты, поскольку исключается возможность срабатывания реле в переходных режимах генератора, не сопровождающихся возникновением асинхронных проворотов ротора.

Эффективность предлагаемого устройства определяется тем, что оно позволяет предотвратить повреждения дорогостоящих синхронных генераторов при их переходе в асинхронный режим, автоматизировав их отключение или разгрузку до допустимого уро ня.

Предлагаемое устройство позволяет выявить асинхронный режим синхронного генератора на первом провороте и обеспечить автоматическую разгрузку его до безопасного уровня, либо отключение от сети при низких уровнях напряжения в системе,

Устройство исключает повреждения генератора вследствие асинхронного режима, а -также возможные полслиси в тепломеханической части блока, связанные с этим режимом. Кроме того, оно уменьшает вероятность возникнове ния асинхронного хода в энергосистеме из-за перехода в асинхронный режим возбужденного генератора вследствие недостаточного уровня его возбуждения.

Формула изобретения

Устройство для защиты синхронного генератора от потери возбуждения и асинхронного режима, содержащее гер0коновое реле, обмотка подмагничивания которого включена в цепь оперативного постоянного тока, управляющая обмотка подключена к преобразователю тока возбуждения в аналоговый сигнал

5 и. обмотка самоблокировки со стабилитроном в цепи, отличающеес я тем, что, с целью обеспечения селективности защиты, обмотка самоблокировки герконового реле подключена через введенный полярочувствительный

0 элемент параллельно обмотке возбуждения генератора,

. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Томаш Л. Защита при потере воз5буждения синхронных машин, - Епегgetika (CSR), № 1, 1961,

2.Авторское свидетельство СССР № 396784, кл, Н 02 Н 7/06, 1968.

3.Авторское свидетельство СССР

0 О 649093, кл. Н 02 Н 7/06, 1976

(прототип).