Способ защиты синхронных электрических машин от асинхронного режима

 

Изобретение относится к электротехнике , в частности к автоматике энергосистем. ТДель изобретения - повышение селективности и быстродействия. При асинхронном режиме одного генератора отстройка измерительных органов 18 и 19 улучшается, так как при неизменном напряжении на них (на шинах генераторов 1 и 2) токи через них уменьшаются из-за того, что фазные токи через генераторы, работающие синхронно, находятся в лротивофазе с током генератора , выпавшего из синхронизма, и сумма токов одной фазы уменьшается. В этом режиме контакты 22 и 25 будут оставаться замкнутыми, а контакты 20 и 21 или 23 и 24 замкнутся и устройство сработает на отключение генератора, находящегося в асинхронном режиме. 4 ил. ё

СОЮЗ СОВЕТСкиХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

n»s Н 02 Н 7/06

ГОСУДАРСТВЕ Л1ЫгЛ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИИЯ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1Π— НО 07#I

В!к.а йцг.7

Ha arne.

Выел

1 (21) 4430348/07 (22) 27.05.88 (46) 07.01 92, Бюл. N 1 (71) Рижский пол итехн ически и и нститут им.А.Я.Пельше (72) В.А.Зильберман и Л.Б.Паперно (53) 621.316.925 (088.8) (56) Ванин В.К. и Павлов Г.М. Релейная защита на элементах аналоговой вычислительной техники. — Л.: Энергоатомиздат, 1983, Авторское свидетельство СССР

М 1053207, кл. Н 02 Н 7/06, 1983.

Вавин В.Н. Релейная защита блоков турбогенератор — трансформатор. — M.:

Энергоиздат, 1982. (54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ СИНХРОННЫХ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН ОТ АСИНХРОННОГО РЕЖИМА. Ж 1704217 А1 (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к автоматике энергосистем.

Цель изобретения — повышение селективности и быстродействия. При асинхронном режиме одного генератора отстройка измерительных органов 18 и 19 улучшается, так как при неизменном напряжении на них (на шинах генераторов 1 и 2) токи через них уменьшаются из-за того, что фазные токи через генераторы, работающие синхронно, находятся в противофазе с током генератора, выпавшего из синхронизма, и сумма Токов одной фазы уменьшается. В этом режиме контакты 22 и 25 будут оставаться замкнутыми, а контакты 20 и 21 или 23 и 24 замкнутся и устройство сработает на отключение генератора, находящегося в асинхронном режиме. 4 ил.

1704217

И 3()бр!:1 >: ие 01 нагит ся K 3IIQKT j)0 тех>>2;ке, э более кс кр тна 3310:.!этике зне )Гас>101> М, к спаcc > rit в! >яв>>сния

r!С>!t! Х :О>>НОГО r>t 4>13 С!1>>Х> „ tftlbt . ВЛ . 2

«QCK>1 . М б!):1>Н rr ioр.r-! C 0=ý . «Лактра, (ЧИГ» та,еl1), в тг)."-1 !и лс F. . збу><де>1>>ай

=22! СK t È lcrcкаь >;:>ы. . i b!, и 3ащ>! I ÜI ÎT Эт iX рс«ки>>ав.

Цель изабре>ения — no.-: a!);»L селектипiioñTè и бь!с-;род .,!".Tьч Я .-.;3>)ИTU. 10

На фиг. 1 и. !1>;;1>е>13 сц- Гк-.1ð>LÇR схема уСтрайетВЗ ЗЭ!.;ИТЫ. рСЗЛИ-)riO:..Эя СПОСОб при Bbiполн.щп е-3 пасрад=г)>1 реле миНИМальнога С .>21 )ОТЫВЛЕНИЯ ДЛЯ ДВУХ СИНХранныл генер, . р(3. Г)эбзт ".Од. -их р блоке z 15 трансформа арам ;, > .э фи:. ?--1 — хэракгерис)ики срзбэть! .эн::.: L13l".3p;.T.=;!ntlbtx opl3

Ho() устпайс>пэ в кал1плекс).ой плоскости сап рати г>ле и и я и Бе к 1 арне(е диа! Гp3 MMbl, поясняющие cуть р3 >OT÷ устрайс>вз за- 20 щиты.

На фиг. 1 покззэнь> с! Нх-,.онные rr.t)åð3T0pbl 1 и ?, BKЫo÷Ðннь1е па "да-".этельна с трансфармэторзГИИ блока 3 11 4 с группой

coQäL1HQt:ия а ;.;Отак "Звезда-т„еугальная", 25 котарь;е через выключатели 5 и г .)р rtioRQны к 062>цим ши>!эм высок(>(О нэпря."".еi)ИR, с язанным с ttергс=исте:- o. 7.

К ВЫВадаМ Гвнвратвра 1 ПадКЛЮЧЕН трехфазный т >г)нсформзтоp Б напря>ке- 30 ния, а в t.ei ь связи генератора 1 с трансформаторott 3 вкл> ены в трех фазах

Tp3tI! !cрмо>(!h! .I 9 и 10 1< 3. 6,i!ñ)IÎГичнÎ, для генерзт(:p3 2 L: трэнсфсрматорз 4 включены трех Ä3.ный >рак сфармзтар 11 35 на>! ряхке нич L1 т рднсфарл>зтор > 1 2 и 1 3 TÎка в трех фазах.

Из>.ерительнь;21 орган >4 IL ьиде реле м>1>!имдльньга с Опративлел(ия Вкл>ачен нэ разность вторичных таков .".33 А и Б, Lfpó- 40 щих в цепях вторичн> х об;Оток трансформ торов 9 така дзн(ых фаз,:.1 нт втор", )ное л1ежду:;,)зное > апряжени .дв. снил13";foe с в)ори:2; >ой сб",отки ->ра>)с,, )pf. аторэ 8 напряжен;;«. Из "рительный 15 орган тэкх .е 45 г>адкл>ачен к втор! Ян-:->м оЬ->о-,клм трансфсамэторав 9 така эз В и С, и t; нему

1:Одвади)ся М; ждуфэзн.ае н;:.-:,.„"..::.<с >ие 0р,", cf« f f3eMoe с втаричнОЙ ебл.ofv..! трансформатора 8 нзпряженпя. 50

Аналог>1 !,>o, к вторич-;.">м обмоткам

1 !)знсфапмэт(>ров та><э 12 и ",зг>ряж(ния 1 1 падклю It. > bi (13>.1ерительны ". (), )Гэнt. 16 и

11.

1змерит(" . tft. Q 01-Гач> 18 1 19 в виде 55 реле минимл(2>,на>0 с("-1рат! -:ë: и ппдклюRp,>ы нз разнос(, c) л, .13 !!2>=-о то> а <нзз (>, !

И, Уе Е! а 01 Е1(! .И )>1bi К (2.1KÔO Л,1. 3:1ефаРЛ1;)торов 1 Kv 10 >1 13. >1 сv>>мэ;)н(,. >""<з !«ззы

С. Ндуц, Га 0>.2; ».! )р ">iс,.-рл„,ара!) Тока.

V, tMQ того, к измеритсльнаму органу 18 ! па,.:(ведено н ":„Ã l;>R () с GT в1 Оричн ы х об.--)(Toi: трэ>)сформ ïîðà 8 HoïðR, ;KQни o. I!0 ат Р >(pv IHkl х Об»!Отак Г po i icфc!)мзТО 3 18 t tot t r; «>KC>IH f.

3;!м>,>кэ: щие кoHT3> ты 20 и? 1 измерит(-. >ьных арг",íàí 14 и 15, соответственно, и рэз)112кэ>О(>(1й ко>пакт 22 измерительного

Ор ана 18 са динены между собой г)оследовательно i; образуют цепь для отключения в>.;ключаiQ))R 5 от защитьl от асинхронного г)с»<ил13, А>сзлагичную цепь для отключения выкл>ачэтслсй 6 образуют замь>кающие контакты 23 и 24 (;змеритсльных органов 16 и

17. соатваTc1 QHHO, и размыкающий контакт 25 из,".1 .ритсльнаго cpãàíà 19, соедиIIP:-;ные MQ>t,äó собой послсдаэательна. нэ (1)иг. 2 представле>ibi в комплексной плсскости сопротивлений характеристики из еритель>>ых органов 14-17 — окружность

26 с диэме-рам, равным 1,1 продольного с« раннсга сопротивления генератора 1 (2}. у которой верхняя .Тачка смещена отнг"".И)ельна начала координат нз 0,4 продольного переходного реактивного сог(ративле>lия генератора 1 (2), а также харак)ерисгика изл1ерительных органов 18 и

19 — окруж>;ость 27 с центром в начала каорди -.ат и p: диусом, равнь>л1 0,4 продольно>о переходного синх()оннаго сопротивления ге>-)ерз тара 1 (2).

УстройcT>o работает следу>ащим образсм, Измер>, ельные органы 14 и 16 изг",ерг)loT ..омплексное отношение 1)торичнь>х на° В" пряжений L; токов ед>1 = ()дв/(1д - tg), 3 из> ерительные органы 15 и 17 измеряют от>ношение вторичных напряжений и токов

Znc = Bñ/(1â - Ic), Измерит -flbHblii орган 18 измеряет компл==::с> ае n) I;ott)QHLfe вторичного напряжен".» U;, г»lopoòàpà 1 к раз IocTL суммы таков фазы U ii суммы токов фазы С генератог-ов 1 и 2, 3 измеритЕльный орган 19 измеря.-..т комплексное OTttntt)QHve втор>,чного нзпряже>;;1R (.f;tc генератора 2 к той х<е разности сумм 1аков, что соатпе)с)вует пыражс.чиям

ОВС1 (lv,t + 3q» ) — (с! + Tcq ) ц г,(- (Ъ1 + Ь ) — (>c1 сг ) 1704217

Следовательно, при равенстве параметров генераторов 1 и 2. а также трансформаторов 3 и 4 измерительные органы 16 и 18 в симметричных режимах будут замерять сопротивление, величина которого будет в два раза меньше сопротивления, ээмеряемого измерительными органами 14-17.

При несимметричных коротких замыканиях в зависимости от вида короткого замыкания будет срабатывать только один из измерительных органов 14 и 15 или, соответственно, 16 и 17 либо не будет срабатывать ни один из них (например, при замыкании между фазами А и В на выводах генератора), так ка«при несимметричных коротких замыканиях для двух из трех дистанционных органов, реагирующих на комплексное отношение междуфазных напряжений к разности соответствующих фазных токов (в рассматриваемом случае для дистанционных органов, реагирующих на величины ZAs = 0да/(4 - Is) и

7вс. = Usg/(Is -!с), вектор разности токов отстает от вектора напряжений и. следовательно, векторы этих отношений Елв и Zsc находятся в I квадранте комп 1ексной плоскости сопротивлений вне эоны срабатывания измерительных органов 14-17 (кривая

26 на фиг. 2}. Для иллюстрации этого положения на фиг. 3 представлены векторные диаграммы токов и напряжений при однофэзном коротком замыкании на землю через переходное сопротивление фазы А нэ стороне высшего напряжения непосредственно у шин, а на фиг. 4 — соответственно им векторные диаграммы на выводах генераторов 1 и 2. При двухфазных коротких замыканиях на сторонах высокого и низкого напряжений электростанции получается аналогичный результат, а именно, хотя бы

- один из двух измерительных органов 14 и 15 (16 и 17) не будет срабатывать. Следовательно, при этих коротких замыканиях не будет одноеременного замыкания контактов 20 и

21 (23 и 24} и защита от асинхронного режима íB будет срабатывать ложно.

На фиг. 2 показаны годографы вторичных сопротивлений в асинхронном режиме нагруженной (кривая 28) и ненагруженной (кривая 29) синхронной электрической машины. из которых видно, что измерительные органы 14-17 в этом симметричном режиме будут срабатывать и, соответственно. будут замыкаться контакты 20. 21 и 23. . 24. Состояние контактов 22 и 25 зависит от того. какой вид асинхронного режима имеет . место, а именно: асинхронный режим, обусловленный переходными процессами в энер:оснстеме. когда для обоих генераторов 1 и 2 характер тока и напряжений одисопротивления трансформаторов 3 и 4 равными Хт "- 0,1 о.е., получаем, что сопротивление,замеряемое измерительным органом

18 (19),составляет 0.05 о.е. или 0,17 Хд, что

45 меньше сопротивления срабатывания измерительного органа 18. Следовательно, надежно работают измерительные органы 18 и 19. При числе генераторов, параллельно работающих на шины одного напряжения. превышающем два, центр качаний будет смещаться в трансформаторы или даже в систему, что еще более увеличивает надежность блокирования защиты от асинхронного режима.

Формула изобретения

Способ защиты синхронных электрических машин от асинхронного режима, заключающийся в измерении комплексного наков (в этом случае устройство защиты от асинхронного режима не должно срабатывать), либо зто асинхронный режим одного генератора, когда должно срабатывать уст5 ройство защиты от асинхронного режима этого генератора.

В нормальном режиме при параллельной работе на шины одно о напряжения до семи генераторов(чего практически не бы10 вает из-эа необходимости ограничения токов короткого замыкания) измерительные органы 18 и 19 отстроены.от этого режима, так как они замеряют сопротивление

Ела = 7>g = 1/7 - 0,144 о.е., à радиус окруж15 ности 27 при среднем значении Хд= 0,3 о.е. равен Zr..з. - 0.06 о.е., что в 2,7 раза меньше величины замера. При асинхронном режиме одного генератора отстройка измерительных органов 18 и 19 улучшается, так как при

20 неизменном напряжении на них (на шинах генераторов 1 и 2) токи через них уменьшаются из-за того. что фазные токи через генераторы, работающие синхронно, находятся в противофазе с током генератора, выпав25 шего из синхронизма, и сумма токов одной фазы уменьшается. Следовательно, в этом режиме контакты 22 и 25 будут оставаться замкнутыми, а контакты 20 и 21 или 23 и 24 замкнутся и устройство сработает на от30 ключение генератора, находящегося в асинхронном режиме.

При нарушении устойчивости в энергосистеме генераторы 1 и 2 одновременно участвуют в асинхронном ходе и измери35 тельные органы 18 и 19 замеряют фиктивно.сопротивление до центра качаний и при атом размыкают свои контакты 22 и 25. блокируя действие устройств защиты на отклю-. чение. Так, при наличии двух генераторов, I

40 принимая среднее значение Хд= 0,3 о.е., а .

ОТ!!13Ц3 > i . Я 1 ° ""..,,,>>, .;! >, >-10>" > Вт>О! > ° >>H r r>

Г! Р1,жЕ, >:,, .(На». . . r>;»- ; Cirf>;X > >!»>О i . >С

Ч-CК(i-r,,;;,,11,,! i P::",Сr;;;Ä;-,:-,,-,„НЫХ -,t>3;

i,(30TВ -. (! ., r>3,; .t..«З Зт (» > > .» > 1! >:

Р(,,ВЭН> .;,;:r i>!X >3НН>Е>-0 РЕ".;,>".1З "i3 Р,-,: >т, Сауна+, >>:., Дл!i :.T(3Г л:1"1>i .: Io (,(>!! 1>;H 3ЛСН1!Я ";.0>ДHT" - Ь ll> f ËH 1 ; КЗ":,Д(3а НТЭ.; f 0 >f.

ГИ ЕКСН.а 1;1П-.f:ОСТ; Сr>nPO; ВЛ-"Ю;Й В .(ОНЕ, ограни н1:с: .. р,:-:::oc;:,, д.;. е1р к030рой cof.ri:-. åT с сс; О rpril í-:i и ра;, н 1,1 о род ль1-!Ого синх;. онног(3 сопр01. 3(10—

НИЯ 3r" >,"! >,Л> ЛАЙ ЗЛ ". ТР!: >.С :Хой М.>! >1ИН Ы > приче,«;;.р»! я т »з окружности с1,ci>1еН3 ОТР>зс ; . ОЛЬН 11а 1а "а 1;001! ННЭТ 11а Г>= . -. стоян н., р,.;.;:Ос. 0,4 и родоль f:.О г

ncp! кол .: . 0 >3еакт ;>вного сопротив>30!".151

ЗТОй —. . .:(,3, 3,Co!(01(.r. ;..Ш;",НЫ, О т Л И Ч а ГОщ и Й с я Tc - tTО, с це>>".)ю павы f:=ни>я

c(.лехт1; - "ст1! и г3 ..1строде! .ств1 .я, до(10;1нительно п;3 3изво,",ят замер компле(сного сопротивл ия д,=. Д=.,ух другиx вторичных междуф: с1, х >= г,р".:ot:èA и разностей DTO ричных т:.Ов с:::; -";-ст>ву 0>(,!!х «>аз, а т;,кже измеря:.,т !ем I BKc-.>ое отношение одного

ИЗ З>ИХ H .ГIР-, Hail > К Раа-!ОСТИ ВTOr3M!Iit!X т " .>:.РЗ С001 :.(".! СТСУК311>ИХ, >ЭЗ, fr(3(Х>3>.! ИЗ,(3"

1 43! Х раH>fi сумl"" Ьтори>111ых 1(>киf! >1".14Н(! ааы ВСЕХ C(11 ° )О:114Ь>Х ЗЛЕХ11,И >С((КИ>Х f r>"

L !H, Г:ОДКЛ.ОЧЕНН>ilх НС i!)Cð Jl!.1 .ЕH >О И.:И ч роз трансфо13мэтг>ры к шина;. (>,,ного нл

ffj1iIxlе1.>л. 1, и Фиксиругот асинх13(ii!11ый ре.

; и М 7 О Й 3.Л "Е К т 1; LI Ч Е С fr. >3 Й С И Н >. P 0 Н I i О 11 мао!Ин >1, у которой при замерах 0(ношений

l r iH iièвиДуаль1: ых в(/1и 1li i I tе)кД J>1!- 3ан ь1х вт О10 (;11 !Иы3: напря;кений и разностеЙ в.оричных

> оков спответству1 . .",,ix фэз 00а Вектора со

Г >.OTL .or!Off !> (JPHG>. 33МЕННО I!13ХОДЯТСЯ у! азан 1ой зоне ксл;плексн:й плоскости i;0про3и лений, а ве;:тор сопротивлен! я, оп15 р,".Деляемь1Й при зэ;1ере к(мплексного отношения 1.;е3кдуфа"-нorа втори;ного напр.13кения к разности суммарн(;x вторичнь>x фэзных токов всех синхронных электрических маш я, подк-ноченных K о>3щим шинам

20 в комплексной пгоскости сопротивлений находится f.Hf: зоны, ограниченной окрухкl>=сть:о с центре!1 в HB÷ýëî координат и диаметро!1, равным 0,4 переходного реактивnof 0 соп>30тивлеHия за1дищаемои

25 синхронной электрической машинь!.

1704217

U8

Составитель С,Евдокимов

Редактор Н.Лазоренко Техред М.Моргентал Корректор Л.Бескид

Заказ 67 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб.,4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина. 101