Устройство для дифференциальной токовой защиты синхронного генератора переменного тока с частотным пуском

 

Изобретение относится к электротехнике релейной защиты генераторов от коротких замыканий в цепи статора. Целью изобретения является обеспечение правильного функ1дионирования и стабильной чувствительности защиты в режимах частотного пуска и торможения . В режимах частотного пуска и торможения пороговый блок 7 отстроен от пускового тока, поэтому в нормальном режиме защита не действует. При возникновении КЗ в зоне действия защиты на выходе порогового блока 7 возникают импульсы в моменты, когда мгновенное значение тока превышает пороговое значение. Если ширина этих импульсов превьшает заданное время, срабатывает элемент 9 задержки на срабатывание, что вызывает срабатывание элемента 8 задержки на возврат, на выходе которого появится импульс напряжения длительностью 0,2-0,3 с, что достаточно для срабатывания исполнительного органа 10 и отключения выключателя. Точность входного промежуточного трансформатора тока 1 во всем диапазоне частот достигается введением блока 2 отрицательного сопротивления . Блок торможения 4 предназначен для отстройки защиты от внешних КЗ в режимах параллельной работы генератора с сетью. 4 ил. (Л а vi 4 SbfHff, 9иг.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ сОцИАлистических

РЕСПУБЛИК (191 (11) А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4234898/24-07 (22) 27.04.87 (46) 07.11,88. Бюл. Н 41 (? 1) Всесоюзный научно-исследовательский институт электроэнергетики (72) В.Г.Алексеев, Я.С,Гельфанд и В.Ш,Перельман (53) 621 316.925(088.8) (56) Кужеков С.Л., Минаков В.Ф., Негримовский П.Я. и др. Поведение релейной защиты турбогенератора 50 МВт в условиях частотно-тиристорного пуска. Электрические станции, 1984, Р 12, с. 48-51.

Релейная защита понижающих трансформаторов и автотрансформаторов 110500 кВ. Руководящие указания по релейной защите. Вып. 13а. Схемы. М., 1985, с. 111. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ

ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ЧАСТОТНЫМ ПУСКОМ (57) Изобретение относится к электротехнике релейной защиты генераторов от коротких замыканий в цепи статора.

Целью изобретения является обеспечедр 4 Н 02 H 3/28 Н 02 Н 7/06.we правильного функционирования и стабильной чувствительности защиты в режимах частотного пуска и торможения. В режимах частотного пуска и торможения пороговый блок 7 отстроен от пускового тока, поэтому в нормальном режиме защита не действует. При возникновении КЗ в зоне действия за- щиты на выходе порогового блока 7 возникают импульсы в моменты, когда мгновенное значение тока превышает пороговое значение. Если ширина этих импульсов превышает заданное время, срабатывает элемент 9 задержки на срабатывание, что вызывает срабаты" вание элемента 8 задержки на возврат, на выходе которого появится импульс напряжения длительностью 0,2-0,3 с, что достаточно для срабатывания исполнительного органа 10 и отключения выключателя. Точность входного промежуточного трансформатора тока 1 во всем диапазоне частот достигается введением блока 2 отрицательного сопротивления. Блок торможения 4 предназначен для отстройки защиты от внешних КЗ в режимах параллельной работы генератора с сетью, 4 ил.

1 14361

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите генераторов от коротких замыканий

B цепи статора.

Цель изобретения — повышение чувствительности защиты при изменении частоты вращения генератора в диапазоне изменения частот в режимах пуска и торможения. 10

На фиг, 1 приведена структурная, схема устройства; на фиг,2 — схема замещения промежуточного трансформа тора тока; на фиг.3 — временные диаг. раммы сигналов на выходах соответст- 15 вующих блоков, поясняющие принцип действия устройства; на фи ".А — пример выполнения устройства.

Устройство (фиг.l) содержит проме- 20, жуточный трансформатор 1 тока, диффе", ренциальные входы которого предназначены для подключения к трансформатору тока в нейтрали и на выводах генератора. К выходу блока 1 подключен 25 блок 2 отрицательного сопротивления.

В качестве блока отрицательного сопротивления можно использовать операционный усилитель, охваченный положительной и отрицательной обратной связью. Устройство содержит выпрямитель 3. Блок ч торможения, вход которого предназначен для подключения к трансформатору тока на выводах генератора, может быть выполнен в виде

35 трех последовательно соединенных элементов: промежуточного трансформатора тока, выпрямителя и сглаживающего фильтра. Блок 5 задания уставки представляет собой регулируе ь и делитель 40 постоянного напряжения. Входы сумматора 6 соединены с выходами блока 5 задания уставки и блока 4 торможения, а выход — с первым входом порогового блока 7, второй вход которого соединен с выходом выпрямителя 3, Таким образом, чем выше напряжение на выходе блока 4, тем больше порог срабатывания блока 7 или больше уставка защиты. Вход элемента 8 задержки на срабатывание соединен с выходом порогового блока 7, а выход — с входом элемента 9 задержки на возврат, выход элемента задержки на возврат соединен с входом исполнительного органа 10, выход которого является выходом всего устройства. При этом блок

ll представляет собой пусковую тиристорную установку.

Устройство работает следующим образом.

В режиме частотного пуска выключатель связи генератора с системой отключен. От пусковой тиристорной установки 11 в цепь статора генератора подается переменный ток линейно нарастающей частоты от практически нулевого значения до номинальной. Специальный регулятор, устанавливаемый на блоке 11, поддерживает значение пускового тока на заданном уровне, составляющем примерно 0,1-0,2 от номинального тока генератора. Пусковой переменный ток проходит через трансформаторы тоха и нейтрали генератора и поступает на первый вход блока 1.

Поскольку выключатель отключен, на втором входе блока l ток отсутствует.

Напряжение на выходе блока 1, нагруженного на резистор К (фиг,2а), пропорционально вторичному току I . Погрешность промежуточного трансформатора тока определяется током намагничиI . Поскольку пусковой ток остается практически неизменным, индукция в его магнитопроводе, а следова" тельно, и ток 1, тем больше, чем ниже частота. Поэтому при низких частотах коэффициент передачи промежуточного трансформатора тока может снизиться в несколько раз и напряжение ! .f

Нз„,„ не пропорционально току I„ . Для обеспечения постоянства коэффициента передачи блока 1 при низких частотах в его вторичную цепь вводится элемент с отрицательным сопротивлением

К . При этом результирующее сопротивление {К + К вЂ” К „„,) (фиг.2б) снижается почти до нуля, что резко уменьшает индукцию в магнитопроводе промежуточного трансформатора тока, ток намагничивания I, а следовательно, и его погрешно "òü во всем рабочем диапазонечастот. При этом 118,, а

Ор! Х

Х,R практически не зависит от частоты. В пусковом режиме указанное напряжение. пропорциональное первичному току и выпрямленное с помощью блока 3, постугает на второй вход порогового блока 7. Оно остается не- . изменным во всем рабочем диапазоне частот пускового режима. На первом входе порогового блока 7 присутствует постоянное напряжение с выхода блока 5 задания уставки, поскольку

1 на выходе блока 4 торможения напряжение равно нулю. Блок 5 задания ус3

14361 тавки заранее настраивается так, чтобы напряжение уставки (поступающее на первый вход порогового блока 7) с определенным запасом превьппало ампли5 туду напряжения, пропорционального пусковому току. Тогда при отсутствии повреждений в цепи обмотки статора на выходе йорогового блока 7 не появляются импульсы даже небольшой длительности, а поэтому отсутствуют сигналы на выходе элемента 8 задержки на срабатывание и элемента 9 задержки на возврат. Защита. отстроена от пускового тока, исполнительный блок

10 не действует. Помехи, которые могут возникнуть во входных цепях защиты, также не приведут к срабатыванию исполнительного блока 10 защиты, так как действие помех имеет прерывистый 20 кратковременный характер, защита-с помощью элемента 8 задержки на сра6атывание надежно от них отстроена по времени.

Если в процессе частотного пуска 25 происходит короткое замыкание в цепях обмотки статора в зоне действия дифзащиты, возрастает ток, проходящий через трансформаторы тока со стороны нейтрали, что приводит к возрастанию напряжения на втором входе порогового блока 7, а на первом входе этого блока напряжение остается таким же, как при отсутствии повреждения. Диаграм,мы напряжений на выходе элементов д ля рассматриваемого случая приведены на фиг.5. Для наглядности прямая, характеризующая напряжение уставки

U®, нанесена на пульсирующее напряжение, возникающее на выходе блока 3 (фиг.1). На выходе блока 7 появляются импульсы, ширина которых определяется временем превышения мгновенным значением напряжения на выходе выпрямителя 3 уровня постоянного напряже- 45 ния на выходе сумматора 6. Импульс на выходе элемента 8 задержки на срабатывание появляется через время и выбираемое по величине порядка 1 мс, исходя из условия обеспечения необхо- о димой помехоустойчивости защиты. При этом имеется в виду, что даже при самой высокой рабочей частоте (50 Гц) защита реагирует на амплитудное зна- чение тока, а отклонение тока срабатывания защиты от уставки будет незначительным. Это тем более справедливо для более низких частот пускового режима. Влияние элемента 9 задерж74

4 ки на возврат на форму импульса выражается удлинением его на время выбираемое по величине порядка 0,20,3 с исходя из условия надежного действия выключателя. При таком подходе к выбору параметра элемента задержки на возврат напряжение на его выходе будет непрерывным при частотах 2,5 Гц и вьппе. При частотах ниже

2,5 Гц, хотя сигнал и будет прерывистым, длительности импульсов достаточно для надежного действия выключателя. Существенным моментом для указанных частот является то, что выходной сигнал защиты формируется в моменты времени, когда мгновенное значение тока приближается к амплитуде, т.е. когда тепловое воздействие тока максимально. В то же время в известном устройстве аналогичный сигнал возникает по времени вблизи перехода тока через нулевое значение, что объясняется влиянием дифференцирующего звена-трансреактора.

После установки номинальной частоты генератора блок 11 отключается, а генератор включается на параллельную работу с сетью. В нагрузочном режиме благодаря дифференциальному включению первичных обмоток блока 1 напряжение на его выходе близко к нулю, пороговый блок 7 не срабатывает даже кратковременно, выходной сигнал от=утствует.

При внешнем коротком замыкании в сети генераторного напряжения прохо" дящие через трансформаторы тока со стороны нейтрали и выводов тока равны между собой, однако на выходе ПТТ, и выпрямителя 3 может появиться достаточно большое напряжение небаланса, определяемое неидентичностью двух групп трансформаторов тока. Дифзащита при этом не работает благодаря действию блока 4 торможения, который загрубляет защиту при больших токах внешнего повреждения, когда резко увеличиваются токи небаланса.

При повреждении в зоне действия защиты при работе генератора на сеть напряжение на выходе блока 1, а следовательно, на выходе выпрямителя 3, в этом случае пропорционально сумме токов, проходящих через трансформаторы тока в нейтрали генератора и на выводах или току в месте повреждения.

На выходе блока 4 торможения появляется постоянное напряжение, пропор1436174 6 циональное току, проходящему со стороны системы. Это напряжение прибавляется к напряжению уставки реле, что и обеспечивает реализацию принци5 па процентного горможения. Коэффициент торможения выбирается таким образом, чтобы при повреждении в зоне рабочий сигнал был больше тормозного сигнала, а при внешних повреждениях — щ меньше. формы импульсов на выходе б оков 7,8 и 9 будут аналогичны

r.4. 3а выходе элемента 9 задержки на возврат возникает сигнал, привсдя(4нй к срабатыванию исполнительного блока )9, действующего на отключение

ВЬзключателя ю

Таким образом, устройство во-первых, имеет,неизменный так -.ðàáàтыва4 я при всех частотах пускового режи- gp ма, а во-вторых, не требует вывода ! из действия при включении генератора

1 а параллельную работу с сетью, т.е.

1 защита правильно функционирует и имеет стабильную чувствительность во Ж всех режимах работы генератора.

Формула изобретения

Устройство для дифференциальной усковой защиты синхронного генерато- М ра переменного тока с частоти м пуском р содержащее трансформ 3 оры тока е прецназначенные для подключения в нейтрали и на выводах, к выходам каторых подключены дифференциальные входы промежуточного трансформатора тока, блок торможения,. вход которого, подключен к трансформаторам тока на выводах генератора, выход которого подключен к первому входу сумматора, к второму входу которого подключен выход блока задания уставки, выход сумматора подключен к первому входу порогового блока, к второму входу которого подключен выход выпрямителя, элемент задержки на возврат, элемент задержки на срабатывание, исполнительный блок, выход которого являетс> выходом устроиств а, о T л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности защиты при изменении частоты вращения генератора во всем диапазоне изменения частот в режимах пуска и торможения, дополнительно введен блок отрицательного со" противления, выполненный на операционном усилителе, охваченном отрицательной и положительной обратной связью, вход которого соединен с вы- ходом промежуточного трансформатора тока,. а выход через выпрямитель — с входом порогового блока, выход которого соединен с входом элемента за— держки на срабатывание, выход которого через элемент -адержки на возврат соединен с входом исполнительного блока.

1436174 3 ф

Составитель С.Бочков

Редактор С.Патрушева Техред И.Верес Корректор А.Обручар

Заказ 5652/51

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектна о ктная 4 ь

<1

C

Ф ф

3а

Тираж 651 Подписное.

ВПИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, R-35, Раушская наб., д. 4/5