Способ защиты генератора с изолированной нейтралью от замыкания на землю в обмотке статора

О П И С А Н И Е 943971ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихреспублик(53) УДК 621,316, 925(088.8) ио делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения И, В. Баршай и А. И. Ялинич Производственное объединение "Днепроэнерго(54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ГЕНЕРАТОРА С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЫЮ ОТ ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В ОБМОТКЕ СТАТОРАИзобретение относится к релейной защите, в частности к защитам синхронных генеоаторов с изолированной нейтралью от замыкания на землю в обмотке статора.Известен способ защиты генератора, реализованный в устройстве для защиты мощных генераторов от однофаэных замыканий на землю, включающий измерение напряжения смещения нейтрали основной частоты, сравнение этого напряжения со значением уставки срабатывания защиты, а при замыканиях вблизи нейтрали измерение напряжения третьей гармоники и сравнение его со значением установки сра. батывания 11,Недостатком известного способа является излишнее срабатывание защиты, Это объясняется тем, что появление третьей гармоники напряжения возможно не только при коротких замыканиях, а и при переходных процессах во внешней сети генератора.Наиболее близким к изобретениюявляется способ защиты генератораот замыканий на землю в обмотке статора, согласно которому измеряют величину, утроенного модуля вектора фазного напряжения нулевой последовательности, т. е, величину напряжения смещения нейтрали генератора, и срав"нивают ее со значением уставки срабатывания защиты 21. Недостатком данного способа является то, что при снижении изоляции во внешней сети генератора возможно излишнее отключение генератора, т.е. низкая селективность защиты, Излишнее отключение генератора объясняется тем, что напряжение смещения нейтрали, достаточное для срабатывания защиты, может быть вызвано не только замыканием статора на землю, но и понижением изоляции во внешней сетигенератора, вызванным увлажнением.Поскольку такое состояние изоляции не представляет опасности для генератора, отключение последнего в этом случае является излишним. Кроме того, способ не обеспечивает необходимую чувствительность защиты генератора при замыканиях вблизи нейтрали.Цель изобретения - повышение селективности защиты генератора при пони жении изоляции во внешней сети и повышение чувствительности при замыкании статора на землю вблизи нейтрали.Поставленная цель достигается 1 тем, что измеряют напряжение смещения нейтрали, сравнивают его величину со значением уставки срабатывания, дополнительно измеряют угол между вектором смещения нейтрали и щ вектором фазного напряжения поврежденной фазы, и при значении этого угла от 0 до 60 формируют выходной сигнал защиты.Дополнительное измерение угла между векторами смещения нейтрали и фаэного напряжения позволяет отключать генератор только при коротких замыканиях и тем исключить из- З 0 лишнее срабатывание защиты и отключения генератора, которое может быть вызвано переходными процессами во внешней сети, поскольку указанное измерение позволяет различать короткое замыкание на выводах генератора, опасное для него, и снижение изоляции во внешней сети, зызывающее равное с коротким замыканием смещения нейтрали,40На фиг, 1 представлена схема замещения защищаемой цепи; на Фиг. 2 Фазные ЭДС и проводимости.Зависимость величины угла между векторами смещения нейтрагси и Фаэного напряжения от величины переходного сопротивления, характеризующего короткое замыкание, видна при решении методом "двух узлов" схемы замещения (фиг, 1), содержащей векторы фазных напряжений(фиг. 2) Оо, Цв, О,рс,емкостньсе проводимости фаз 1 ыС и проводимость замыкания на землю 1( Р , полученной путем замещения емкостной связи с "эемлейн обмотки статора в видесосредоточенной емкости Фаз с замыканием на землю одной фазы через переходное сОпротивление"зОтсюда видно, что угол между векторами напряжений О н о и Оо определяется комплексом проводимости 1/1,+ 43ьз С, причем мнимая часть комплекса для каждого типа генераторов является величиной постоянной изависит от конструктивных параметровобмотки генератора, Следовательно,изменение угла в пределах от 0 до90 определяется изменением величины переходного сопротивления ЙЭв пределах от 0 до м . При замыкании на землю обмотки статора вблизи нейтрали, сопровождающемся дугойс переходным сопротивлением порядка,десятков Ом, угол между векторамиснапряжения смещения нейтрали и Фаэного напряснения близок к 0, При замыкании на выводах генератора черезпереходные сопротивление порядкадесядков кОм, вызывающем равное спредыдущим случаем смещение нейтраОли, угол близок к 90Дополнительное измерение угламежду векторами смещения нейтралии фаэного напряжения и отключениегенератора при значении этого углаот 0 до 60 позволяет повысить чувствительность за счет того, что отключение генератора по значению углапроисходит при напряжениях меньших,чем напряжение уставки срабатывания защиты.Проведены исследования зависимости угла между векторами напряжениясмещения нейтрали и Фазного напряжения и величиной переходного сопротивления, определяющей характер короткого замыкания,На выводах одной Фазы синхронногогидрогенератора с изолированной нейтралью включалось сопротивление различной величины от 0,1 до 100 кОм,что имитировало короткое замыкание фазы через переходное сопротивление. При этом с помощью осциллографа измерялась величина напряжениясмещения нейтрали и угол между векторами напряжения смещения нейтралии напряжения Фазы со включенным сопротивлением,Результаты измерений представлены в таблице.9"3971 Переходноесопротивление, кОм 0,1 20 10 5 0,5 1 0,2 Угол междувекторами напряжения смещения нейтрали ифазы с переходным сопротивлением,2 5 1 Й 26 45 68 79 85 88 89 Величина смещения нейтрали Ио 0,99 0,98 0,96 0,9 0,71 0,38 0,195 0,1 О,ОМ 0,02 формула изобретения Из условия опасного снижения изоляции во внешней сети генератора отключают генератор при величине напря жения смещения нейтрали, равнойО,1 номинального напряжения (без учета угла). Указанная величина напряжения смещения нейтрали соответствует переходному сопротивлению замыкания на землю во внешней сети генератора от 10 до 100 кОм в зависимости от параметров генератора и способа заземления нейтрали. При отстрой- Зо ке защиты от излишнего срабатывания при замыкании на землю во внешней сети через переходное сопротивление выше 10 кОм с коэффициентом надежности 2, что соответствует углу 35 от 0 до 60 , генератор отключаюто(см. таблицу), Значение угла болеео60 свидетельствует о замыкании во внешней сети через большое сопротивление. Такие замыкания не представ ляют опасности для генератора и отключение его не производится.Использование данного способа защиты генератора с изолированнойнейтралью от замыканий на землю в 45 обмотке статора обеспечивает по сравнению с существующими способами исключение излишнего отключения генератора при понижении изоляции вовнешней сети, а также повышение чувствительности защиты к замыканию наземлю вблизи нейтрали.Эта защита может применятьсясовместно со 100"-ной защитой генератора, что позволит обеспечить надежную защиту генератора с изолированной нейтралью от замыканий на землюв обмотке статора. Способ защиты генератора с изолированной нейтралью от замыкания на землю в обмотке статора, при котором измеряют напряжение смещения нейтрали, сравнивают его величину со значением уставки срабатывания защиты и формируют выходной сигнал защиты, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения селективности защиты генератора при понижении изоляции во внешней сети и повышения чувствительности при замыкании на землю вблизи нейтрали, дополнительно измеряют угол между вектором напряжения смещения нейтрали и вектором фаэного напряжения поврежденной фазы, и при значении этого угла от 0 до 60 оформируют упомянутый выходной сигнал защиты,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРй Й 90226, кл. Н 02 Н 7106,Н 02 Н 3/16, 1972.2, Чернобровов Н. В. Релейная зацита. И., "Энергия", 197 Й, с. 600