Способ защиты синхронного генератора от внешнего короткого замыкания и устройство для его осуществления

Союз Советских Социалистических Республик(51)М. Кл.з Н 02 Н 7/06 ГосударственныИ комитет ССС Р оо делам изобретениИ и открытиИ(53) УДК 621. 316.925 (088. 8) Дата опубликования описания 0 701.82(54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА ОТ ВНЕШНЕГО КОРОТКОГО ЗАЬБКАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯИзобретение относится к техникезащиты синхронных генераторов и предназначено для защиты синхронных генераторов, используемых в качестве авто.номных источников электроснабжения,от внешних коротких замыканий независимо от форсировочной способности системы возбуждения.Известен способ защиты синхронныхгенераторов от внешних коротких замыканий, основанный на воздействии накатушки выключателя и автомата гашения поля сигнала, пропорциональноготоку короткого замыкания 1 ,При этом для отстройки от ложных 15срабатываний при эксплуатационныхпереходных режимах установившийся токкороткого замыкания должен в 2,5-3,0раза превышать номинальное значениетока обмотки статора, поэтому известный способ не обеспечивает защиту генератора от внешних коротких замыканий при отсутствии форсировки возбуждения.Наиболее близок к предлагаемому по 25технической сущности и достигаемомурезультату способ защиты синхронныхгенераторов от внешних коротких замыканий, основанный на формированиисигналов, пропорциональных величине 30 напряжения на зажимах генератора,пу-. тем измерения одного из линейных напряжений и степени несимметрии токов по фазам, сравнении каждого иэ полученных .сигналов с уставкой и формировании выходного сигнала защиты при превышении одного из них уставки.Способ осуществляют. устройством, содержащим датчик степени несимметрии токов по фазам, датчик фазных на" пряжений, включенный на выходе генератора, и исполнительный орган 12 1,Однако известный способ обеспечивает защиту. генератора от внешних коротких замыканий только при наличии форсировки возбуждения, обеспечивающей 2,5-3,0 и более кратный ток короткого замыкания. Для обеспечения чувствительности защиты к внутренним коротким замыканиям устройство, осуществляющее способ, должно устанавливаться на генераторе, имеющем шесть выводных концов (по три на стороне выводов и нейтрали).Цель изобретения - независимо от форсировочной способности системы возбуждения и обеспечивали бы чувствительность защиты к внутренним коротким замыканиям беэ увеличения чис. ла выводных концов, т,е. расширениефункциональных воэможностей защитыпутем обеспечения защиты генераторанезависимо от форсировочной способности системы возбуждения.Указанная цель достигается тем,что в способе защиты синхронногогенератора от внешнего короткого замыкания, основанном на формированиисигналов, пропорциональных величиненапряжения на зажимах генератора путем измерения одного из линейныхнапряжений и степени несимметрии токов по фазам, сравнении каждого изполученных сигналов с уставкой иформировании выходного сигнала защиты при превышении одного из них уставки, для формирования сигнала,пропорционального величине напряженияна зажимах генератора, дополнительно измеряют два других линейных напряжения и из всех трех линейныхнапряжений выделяют составляющую прямой последовательности, а для формирования сигнала, пропорциональногостепени несимметрии токов по фазамиэ трех упомянутых линейных напряжений выделяют составляющую обратнойпоследовательности 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 генератораот внешних коротких замыканий,содержащее датчик степени несимметриитоков по фазам, датчик фазных напряжений, включенный на выходе генератора, два мостовых выпрямителя и исполнительный орган снабжено фильтромпрямой последовательности, подключенным к датчику фаэных напряжений ичерез 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 мостовойвыпрямитель 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 вторичная обмотка через мостовой выпрямитель включена на исполнительный орган,На фиг. 1 и 2 изображена схемаустройства для осуществления предлагаемого способа, варианты.Устройство защиты генератора 1,представленное на фиг. 1, содержитдатчик 2 степени несимметрии токовжо фазам, выполненный в виде фильт 60 65 гашения поля. При увеличенной уставке срабатывания защиты по времени сигнал, пропорциональный составляющей обратной последовательности можетоказаться ниже уставки срабатываниязащиты, при этом опрокидывание тригра обратной последовательности,датчик 3 фазных напряжений, представляющий собой трехфазный двухобмоточный трансформатор, фильтр 4 прямойпоследовательности, выпрямительныемосты 5 и б, исполнительный орган 7,состоящий из входных цепей 8, двухполупроводниковых триггеров 9 и 10,цепи 11 выдержки времени, тиристоров 12, выключателя 13, автомата 14гашения поля.В варианте устройства, представленном на фиг, 2, датчик 2 степенинесимметрии токов по фазам выполненв виде преобразовательного трансформатора, первичная обмотка которого 1 включена послепопательно с обмоткойвозбуждения генератора, а вторичнаячерез выпрямительный мост б подключена к исполнительному органу. Во всемостальном схема фиг, 2 аналогична20 схеме фиг. 1.В исполнительном органе триггер 9практически беэынерционен, т,е. онопрокидывается одновременно с появлением сигнала на входе. Величина обратной связи в триггере 9 выбирается такой, что при снижении сигнала навходе ниже уставки срабатывания защиты триггер мгновенно закрывается.При опрокинутом триггере 9 триггер10 опрокидывается с выдержкой времени, определяемой постоянной временизаряда конденсатора 15.Устройство работает следующим образом.При внешнем несимметричном коротком замыкании на вход исполнительного органа поступают выпрямительныесигналы, пропорциональные прямой иобратной составляющим напряжения генератора, которые при отсутствии 40 форсировки возбуждения затухают отначального значения до нуля (В устройстве, представленном на фиг. 2,функции сигнала, пропорциональногонапряжению обратной последователь ности, выполняет сигнал пропорциональный току двойной частоты обмотки возбуждения). В начальный моментвремени напряжение прямой последовательности велико и триггер 9 опрокидывается за счет сигнала, пропорционального составляющей напряжения обратной последовательности, Если уставка срабатывания защиты по времениневелика, то опрокидывание триггера10 происходит раньше, чем сигнал,пропорциональный составляющей обратнойпоследовательности напряжения, успевает затухнуть, что обеспечивает подачу оперативного напряжения на катушки выключателем 16 и автоматом 14Формула изобретения 50Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Защита станции 5 П. ЧертежОБС.354.620.2. Чернобровов Н.В. Релейная защита. М., "Энергия", 1974, с. 501-504(прототип). гера 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 рабо тает. В эксплуатационных переходных режимах снижение составляющей прямой последовательности напряжения оказывается мейьшим, чем необходимо для опрокидывания триггера 9, и защита 20 не работает.При осуществлении предлагаемого способа обеспечивается защита синхронных генераторов от внешних коротких замыканий независимо от форсировочной способности системы возбуждения, что позволяет при проектировании синхронных генераторов, предназначенных для использования в качестве автономных источников электроснабжения, избежать до- З 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 быстродействующих систем возбуждения,подключаемых на зажимы статора генератора, и позволяет .создать единую универсальную защиту генератора как от внут 40 ренних, так и от внешних коротких замыканий, включая обычно незащищенную зону от генератора до щита управления. 1. Способ защиты синхронного генератора от внешнего короткого замыкания, основанный 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 иэ них уставки,о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей защиты путем .обеспечения защиты генератора независимо от фор- сировочной способности системы возбуждения, 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 иэ трех упомянутых линейных напряжений выделяют составляющую обратной последовательности напряжения на зажимах генератора.2. Способ па п. 1, о т л и ч а ющ и й с я 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, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно 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 фаэных напряжений, а выход через другой мостовой выпрямитель подключен к исполнительному органу.4. Устройство по п. 3, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что датчик степени несимметрии токов по фазам выполнен в виде преобразовательного трансформатора, первичная обмотка которого включена последовательно с обмоткой возбуждения генератора, а вторичная обмотка через мостовой выпрямитель включена на исполнительный орган.