Устройство для защиты от замыкания на землю обмотки статора генератора Советский патент 1981 года по МПК H02H7/06 H02H3/16 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ ОБМОТКИ СТАТОРА ГЕНЕРАТОРА

Изобретение относится к релейной защите, а именно к защите от замыканий на землю обмотки статора генераторов, работающих на сборные шины. Известно устройство защиты обмотки статора генератора, работающее на сборных шинах, содержащее шинный трансформатор тока нулевой последовательности с подмагничиванием, реле тока, промежуточные реле и реле времени 1. Однако в сетях с емкостными токами до 70-80 А при резонансной настройке дугогасящего реактора возможны отказы защиты при замыкании на выводах генератора, так как остаточный ток замыкания, на который реагирует защита, в этом случае может быть мал. Данная защита обладает зоной нечувствительности, которая может быть значительной при небольщих остаточных токах замыкания. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для селективной защиты от замыкания на землю в обмотке статора генераторов, работающих в укрупненных блоках. Оно содержит источник контрольного тока, фильтр тока нулевой последовательности, тормозной блок, выход которого подключен ко входу логического блока, пусковой орган, один из входов которого подключен ко вторичной обмотке дугогасящего реактора, другой - к источнику контрольного тока, и избирательный орган, од,ин из входов которого подключен к тому же-источнику, второй - к фильтру токов нулевой последовательности, а выходы этих органов подключены ко входу логического блока 2. Защита обеспечивает надежное обнаружение лишь устойчивых замыканий на землю. Обнаружение наиболее опасных перемежающихся дуговых замыканий не гарантирована, поскольку пусковой и избирательный органы выполнены на фазочувствительном принципе, т. е. управляются напряжением источника контрольного тока, которое при перемежающихся замыканиях может не вырабатываться. Последнее обусловлено тем, что при указанных повреждениях через дугогасящий реактор протекают свободные апериодические токи, которые приводят к срыву колебаний источника контрольного тока. Кроме того, защита сложна как по числу элементов, входящих в ее схему, так и по настройке. Цель изобретения - повышение надежности при замыкании через перемежающуюся дугу. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для защиты от замыкания на землю обмотки статора генератора, содержащее источник контрольного тока непромыщленной частоты, подключенный через фильтр присоединения к щинам генераторного напряжения, включенный в цепь защищаемого генератора фильтр тока нулевой последовательности, выход которого подключен к частотно-избирательному органу и логический блок, один вход которого подключен к выходу частотно-избирательного органа, второй - к выходу тормозного блока, а выход - к исполнительному органу, введен фильтр низких частот, включенный между выходом фильтра тока нулевой последовательности и входом тормозного блока, причем частотно-избирательный орган содержит последовательно соединенные частотно-избирательный усилитель и пороговый элемент. На чертеже представлена функциональная схема устройства. Устройство содержит источник контрольного тока 1, фильтр, тока нулевой последовательности 2 (ФТНП), фильтр низких часТОТ 3, тормозной блок 4, частотно-избирательный орган 5, логический блок 6. Источник контрольного тока 1 подключен к шинам генераторного напряжения через фильтр присоединения 7, в качестве которого может использоваться, например, дугогаскщий реактор. На выходе логического блока б включен исполнительный орган 8. Фильтр низких частот 3 осуществляет отстройку тормозного блока 4 от высших гармоник тока однофазного замыкания и тока небаланса ФТНП-2. Тормозной блок 4 предназначен для блокирования защиты при обрыве провода в цепях ФТНП-2 и при внешних межфазных замыканиях, когда ток небаланса становится настолько большим, что вызывает срабатывание частотно-избиратель ного органа 5. Частотно-избирательный орган 5, настроенный на область частот меньших 50 Гц, осуществляет выделение контрольного тока из суммарного тока ФТНП-2. Логиче жий блок 6 анализирует входные сигналы и в случае соответствия их знаков требуемым выдает -сигнал на отключение генератора При появлении в генераторе устойчивого замыкания на землю контрольный ток, протекающий по его выводам, увеличивается. Частотно-избирательный орга.н 5 срабатывает и на выходе логического блока 6 появляется сигнал. Тормозной блок 4 в этом случае ,не работает, так как он отстроен от высших гармоник тока однофазного замыкания по частоте (с помощью фидьтра низких частот 3), а от составляющей промышленной частоты - по амплитуде. При замыкании через перемежающуюся дугу контрольное напряжение может не вырабатываться, однако защита также срабатывает. Срабатывание защиты в этом режиме обусловлено, с одной стороны, тем, что частотно-избирательный орган выполнен на амплитудном принципе, с другой стороны - наличием в естественном токе перемежающегося дyгoвoгQ замыкания гармоник с частотами, входящими в рабочую область частот защиты. Поведение защиты при внешних междуфазных замыканиях зависит от степени увеличения тока небаланса. Если ток небаланса превышает ток срабатывания тормозного блока (Лср.т.Б.). то защита блокируется тормозным блоком 4. Если ток небаланса не достигнет Jcp.rejiro защита также не работает, так как частотно-избирательный орган 5 отстроен от тока небаланса с учетом возможности его увеличения до значения. Частотная отстройка тормозного блока 4 от высщих гармоник позволяет уменьщить его ток срабатывания. По сравнению с известной защитой, основанной на применении трансформаторов тока типа ТНПШ, предлагаемая защита не имеет мертвой зоны и для ее реализации не требуется установка ТНПШ, т. е. не нарущается целостность шинных выводов генератора. Последнее преимущество наиболее сильно проявляется в случае генераторов ТВФ-120-2, подключаемых к сборным шинам экранированными токопроводами. Формула изобретения Устройство для защиты от замыкания на землю обмотки статора генератора, содержащее источник контрольного тока непромышленной частоты, подключенный через фильтр присоединения к шинам генераторного напряжения, включенный в цепи защищаемого генератора фильтр тока нулевой последовательности, выход которого гюдключен к частотно-избирательному органу и логический блок, один вход которого подключен к выходу частотно-избирательного органа, второй - к выходу тормозного блока, а выход - к исполнительному органу, отличающееся тем, что, с целью повышен«я надежности при замыкании через перемежающуюся дугу, введен фильтр низких частот, включенный между выходом фильтра тока нулевой последовательности и входом тормозного блока, причем частотно-избирательный орган содержит последовательно соединенные частотно-избирательный усилитель и пороговый элемент. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Федосеев А. М. Релейная защита электрических систем. М., «Энергия, 1976, с. 391-399. 2.Авторское свидетельство СССР № 421083, кл. Н 02 Н 3/16.