Способ защиты синхронного генератора от внешнего короткого замыкания и устройство для его осуществления Советский патент 1982 года по МПК H02H7/06 

функциональных возможностей защиты путем обеспечения защиты генератора независимо от форсировочной способности системы возбуждения.

Указанная цель достигается тем, что в способе защиты синхронного генератора от внешнего короткого замыкания, основанном на формировании сигналов, пропорциональных величине напряжения на зажимах генератора путем измерения одного из линейных напряжений и степени несимметрии токов по фазам, сравнении каждого из полученных сигналов с уставкой и формировании выходного сигнала защиты при превышении одного из них уставки, для формирования сигнала,пропорционального величине напряжения на зажимах генератора, дополнительно измеряют два других линейных напряжения и из всех трех линейных напряжений выделяют составляющую прямой последовательности, а для формирования сигнала, пропорционального степени несимметрии токов по фазам из трех упомянутых линейных напряжений выделяют составляющую обратной последовательности напряжения на зажимах генератора.

Кроме того, для формирования сигнала, пропорционального степени несимметрии токов по фазам генератора, измеряют ток двойной частоты в обмотке возбуждения генератора.

Устройство для осуществления способа защиты синхронного генератора от внешних коротких замыканий,содержащее датчик степени несимметрии токов по фазам, датчик фазных напряжений , включенный на выходе генератора, два мостовых выпрямителя и исполнительный орган снабжено фильтром прямой последовательности,подключенным к датчику фазных напряжений и через один мостовой выпрямитель к исполнительному органу, а датчик степени несимметрии токов по фазам выполнен в виде фильтра напряжения обратной последовательности., вход которого подключен к датчику фазных напряжений , а выход через другой мостовой выпрямитель подключен к исполнительному органу.

При этом датчик степени несимметрии токов по фазам может быть выполнен в виде преобразовательного трансформатора, первичная обмотка которого включена последовательно с обмоткой возбуждения генератора, а вторична обмотка через мостовой выпрямитель включена на исполнительный орган.

На фиг. 1 и 2 изображена схема устройства для осуществления предлагаемого способа, варианты.

Устройство защиты генератора 1, представленное на фиг. 1, содержит датчик 2 степени несимметрии токов по фазам, выполненный в виде фильтра обратной последовательности,датчик 3 фазных напряжений, представляющий собой трехфазный двухобмоточный трансформатор, фильтр 4 прямой последовательности, выпрямительные мосты 5 и 6, исполнительный орган 7, состоящий из входных цепей 8, двух полупроводниковых триггеров 9 и 10, цепи 11 выдержки времени, тиристоров 12, выключателя 13, автомата 14 гашения поля.

В варианте устройства, представленном на фиг. 2, датчик 2 степени несимметрии токов по фазам выполнен в виде преобразовательного трансформатора, первичная обмотка которого включена послепопательно с обмоткой возбуждения генератора, а вторичная через выпрямительный мост б подключена к исполнительному органу. Во всем остальном схема фиг. 2 аналогична .схеме фиг. 1.

В исполнительном органе триггер 9 практически безынерционен, т.е. он опрокидывается одновременно с появлением сигнала на входе. Величина обратной связи в триггере 9 выбирается такой, что при снижении сигнала на входе ниже уставки срабатывания защиты триггер мгновенно закрывается.

При опрокинутом триггере 9 тригге 10 опрокидывается с вьщержкой времени, определяемой постоянной времени заряда конденсатора 15.

Устройство работает следующим образом.

При внешнем несимметричном коротком замыкании на вход исполнительного органа поступают выпрямительные сигналы, пропорциональные прямой и обратной составляющим напря;;сения генератора, которые при отсутствии форсировки возбуждения затухают от начального значения до нуля (В устройстве, представленном на фиг. 2, функции сигнала, пропорционального напряжению обратной последовательности, выполняет сигнал пропорциональный току двойной частоты обмотки возбуждения). в начальный момент времени напряжение прямой последовательности велико и триггер 9 опрокидывается за счет сигнала, пропорционального составляющей напряжения обратной последовательности. Если уставка срабатывания защиты по времени невелика, то опрокидывание триггера 10 происходит раньше, чем сигнал,пропорциональный составляющей обратной последовательности напряжения, успевает затухнуть, что обеспечивает подачу оперативного напряжения на катушки выключателем 1.6 и автоматом 14 гашения поля. При увеличенной уставке срабатывания защиты по времени сигнал, пропорциональный составляющей обратной последовательности може оказаться ниже уставки срабатывания защиты, при зтом опрокидывание триггера У обеспечивается за счет снижения составляющей напряжения прямой последовательности. При внешних симметричных коротких замыканиях опрокидывание триггеров 9 и 10 обеспечивается за счет глубокого снижения составляющей напряжения прямой последовательности на зажимах генератора. При внутренних коротких замыканиях, являющихся практически всегда несимметричными, защита работает так же, как и при внешних несимметричных коротких замыканиях. При допустимых несимметричных нагрузках составляющая обратной последовательности напряжения ниже установки срабатывания и защита не работает. В эксплуатационных переходных режимах снижение составляющей прямой последовательности напряжения оказывается меньшим, чем необходимо для опрокидывания триггера 9, и защита не работает. При осуществлении предлагаемого способа обеспечивается защита синхронных генераторов от внешних коротких замыканий независимо от форсировочной способности системы возбуясденйя что позволяет при проектировании синхронных генераторов,предназначенных дл использования в качестве автономных ис точников электроснабжения,избежать до рогостоящих усложнений системы возбуждения, ставящих целью обеспечение высокой форсировочной.способности в режимах аварийных коротких замыканий Предлагаемый способ открывает широкие .возможности для применения простых статических тиристорных быст родействующих систем возбуждения,под ключаемых на зажимы статора генерато ра, и позволяет-создать единую универ сальную защиту генератора как от вну ренних, так и от внешних коротких з мыканий, включая обычно незащищенную зону от генератора до щита управления Формула изобретения 1. Способ защиты синхронного гене ратора от внешнего короткого замыкания , основан-ный на формировании сигналов, пропорциональных величине напряжения на зажимах генератора путем измерения одного из линейных, напряже ний и стецени несимметрии токов по фазам, сравнении каждого из полученных сигналов с -уставкой и формировании выходного сигнала защиты при превышении одного из них уставки,о т личающийся тем, что, с целью расширения функциональных воз-( можностей защиты путем .обеспечения защиты генератора независимо от форсировочной способности системы возбуждения, для формирования сигнала, пропорционального, величине напряжения на зажимах генератора дополнительно измеряют два других линейных напряжения и из всех трех линейных напряжений вьвделяют составляющую прямой последовательности, а для формирования сигнала, пропорционального степени несимметрии токов по фазам из трех упомянутых линейных напряжений выделяют составляющую обратной последовательности напряжения на зажимах генератора. 2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что для формирования сигнала, пропорционального степени несимметрии токов по фазам генератора, измеряют ток двойной, частоты в обмотке возбуждения генератора. 3.Устройство для,осуществления способа по п. 1, содержащее датчик степени несимметрии токов по фазам, датчик фазных напряжений, включенный на выходе генератора, два мостовых выпрямителя и исполнительный орган, отличающееся тем, что оно снабжено ф.и..л.ьт.ром прямой последовательности, подключенным к датчику фазных напряжений и через один мостовой выпрямитель к исполнительному органу, а датчик степени несимметрии токов по фазам выполнен в виде фильтра напряжения обратной последовательности, вход которого подключен к датчику фазных напряжений, а выход через другой мостовой выпрямитель подключен к исполнительному органу. 4.Устройство по п. 3, отличающееся тем, что датчик ст пени несимметрии токов по фазам выполнен в виде преобразо.вательного трансформатора, первичная обмотка которого включена последовательно с обмоткой возбуждения генератора, а вто-. ричная обмотка через мостовой выпрямитель включена на исполнительный орган. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Защита станции 5П-24. Чертеж ОБС.354.620. 2.Чернобровов Н.В. Релейная защита. М., Энергия, 1974, с. 501-504 (прототип).

н

-Kh

M-i

-мh- a-HH

.

-a-Ht

i:

I

g

.