Устройство для дифференциально-фазной защиты
Владельцы патента RU 2313890:
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кубанский государственный аграрный университет (RU)
Использование: для защиты асинхронных генераторов от внутренних междуфазных коротких замыканий в обмотке статора. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей. Устройство включает два элемента защиты, состоящих из трансформаторов тока, установленных в одноименных фазах нулевых и фазных выводов электрической машины, к вторичным обмоткам которых подключены первичные обмотки трансреакторов, крайние выводы вторичных обмоток трансреакторов соединены между собой через встречно включенные диоды, точки соединения которых подключены одна к другой через два последовательно соединенных резистора, дополнительный элемент защиты, состоящий из трансреактора, первичная обмотка которого подключена к трансформатору тока, установленному в одноименной фазе емкостей самовозбуждения, соединенных по схеме звезда, крайние выводы вторичной обмотки трансректора соединены с аналогичными выводами других трансреакторов через встречно включенные диоды, средний вывод вторичной обмотки трансреактора соединен со средним выводом вторичной обмотки трансреактора, установленного со стороны фазного вывода электрической машины, с точкой соединения резисторов и с входом реагирующего органа, выход которого соединен со средним выводом вторичной обмотки трансреактора, установленного со стороны нулевого вывода электрической машины. 1 ил.
Изобретение относится к устройствам релейной защиты асинхронных генераторов с емкостями самовозбуждения от внутренних междуфазных коротких замыканий в обмотке статора.
Известно устройство для дифференциально-фазной защиты электродвигателя от междуфазных коротких замыканий по авторскому свидетельству СССР №767891, кл. Н02Н 7/08, 1979, содержащее установленные в одноименных фазах нулевых и фазных выводов электродвигателя трансформаторы тока, к вторичным обмоткам которых подключены трансреакторы, а выходы последних - к фазосравнивающим схемам, в качестве которых используют диодно-резисторные схемы совпадения.
Недостатком известного устройства является то, что оно не может быть применено для защиты асинхронного генератора от внутренних междуфазных коротких замыканий в обмотке статора, так как при этом не учитываются выводы емкостей самовозбуждения. Кроме того, возникает необходимость наличия источника оперативного тока.
Известно устройство для дифференциально-фазной защиты электродвигателя от междуфазных коротких замыканий по авторскому свидетельству СССР №311330, кл. Н02Н 3/28, 1969, содержащее трансформаторы тока, установленные с обеих сторон защищаемого объекта, к вторичным обмоткам которого подключены первичные обмотки трансреакторов, крайние выводы вторичной обмотки трансреактора соединены с аналогичными выводами вторичной обмотки другого трансреактора через встречно включенные диоды, точки соединения которых подключены одна к другой через два последовательно соединенных резистора, общая точка которых соединена со средними выводами обоих трансреакторов, а к регулируемым выводам резисторов подключен через выпрямительный мост реагирующий орган.
Это известное устройство имеет недостатком то, что требует для включения установку выпрямительного моста и подвержено возможностям неправильной работы при обрыве соединительных проводов от трансформаторов тока или насыщении трансформаторов тока, установленных на фазных выводах. Так же как и предыдущее устройство, оно не может быть применено для защиты асинхронного генератора от внутренних междуфазных коротких замыканий в обмотке статора, так как при этом не учитываются выводы емкостей самовозбуждения.
В качестве прототипа заявленного устройства используется устройство по авторскому свидетельству СССР №995188, кл. Н02Н 3/28, Н02Н 7/08, 1983, бюл. №5. «Устройство для дифференциально-фазной защиты электродвигателя от междуфазных коротких замыканий», содержащее трансформаторы тока, установленные с обеих сторон электродвигателя, к вторичным обмоткам которых подключены первичные обмотки трансреакторов, крайние выводы вторичной обмотки одного трансреактора соединены с аналогичными выводами другого трансреактора через встречно включенные диоды, точки соединения которых подключены одна к другой через два последовательно соединенных резистора, общая точка соединения которых подключена к среднему выводу вторичной обмотки трансреактора, соединенного с трансформатором тока нулевого вывода электродвигателя, и реагирующий орган, включенный между общей точкой соединения резисторов и средним выводом вторичной обмотки трансреактора, соединенного с трансформатором тока фазного вывода электродвигателя.
Это известное изобретение не может быть применено для защиты асинхронного генератора от внутренних междуфазных коротких замыканий в обмотке статора, т.к. в этом случае не будут учитываться выводы со стороны емкостей самовозбуждения.
Внутреннее междуфазное короткое замыкание в обмотке статора асинхронного генератора вблизи нулевых выводов нарушает режим работы, вызывает значительные токи в короткозамкнутом контуре и не вызывает развозбуждения генератора.
Техническим решением задачи является расширение функциональных возможностей защитного устройства.
Поставленная задача достигается тем, что устройство для дифференциально-фазной защиты, включающее два элемента защиты, состоящих из трансформаторов тока, установленных в одноименных фазах нулевых и фазных выводов электрической машины, к вторичным обмоткам которых подключены первичные обмотки трансреакторов, крайние выводы вторичных обмоток трансреакторов соединены между собой через встречно включенные диоды, точки соединения которых подключены одна к другой через два последовательно соединенных резистора и реагирующий орган, согласно изобретению имеет дополнительный элемент защиты, состоящий из трансреактора, первичная обмотка которого подключена к трансформатору тока, установленному в одноименной фазе емкостей самовозбуждения, соединенных по схеме звезда, крайние выводы вторичной обмотки трансректора соединены с аналогичными выводами других трансреакторов через встречно включенные диоды, средний вывод вторичной обмотки трансреактора соединен со средним выводом вторичной обмотки трансреактора, установленного со стороны фазного вывода электрической машины, с точкой соединения резисторов и с входом реагирующего органа, выход которого соединен со средним выводом вторичной обмотки трансреактора, установленного со стороны нулевого вывода электрической машины.
Расширение функциональных возможностей устройства защиты путем осуществления защиты асинхронного генератора от внутренних междуфазных коротких замыканий в обмотке статора за счет введения дополнительного плеча защиты, со стороны емкостей самовозбуждения, соединенных по схеме звезда соответствует критерию «новизна».
По сравнению с прототипом устройство позволяет защищать асинхронный генератор с емкостями возбуждения, соединенными по схеме звезда от внутренних междуфазных коротких замыканий в обмотке статора вблизи нулевых выводов. Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства, обеспечивающего высокую чувствительность к данным повреждениям, состоит, в частности, в уменьшении размера повреждений асинхронного генератора, уменьшении стоимости и времени послеаварийного ремонта. Изобретение позволяет получить простую и надежную защиту асинхронных генераторов с емкостями самовозбуждения малой и средней мощности. Таким образом, способ обладает признаками, соответствующими критерию «положительный эффект».
По данным патентной и научно-технической литературы не обнаружена заявляемая совокупность признаков, что позволяет судить об изобретательском уровне предложения.
Сущность изобретения поясняется чертежом.
Защитное устройство состоит из трансреакторов 1, 2 и 3, первичные обмотки которых подключены к трансформаторам 4, 5 и 6 тока, установленным в одноименных фазах фазных, нулевых выводов и выводов емкостей возбуждения асинхронного генератора, крайние выводы вторичных обмоток трансреакторов 1-3 соединены между собой через встречно включенные диоды 7-12, точки соединения которых подключены через два последовательно соединенных резистора 13 и 14, средний вывод вторичной обмотки трансреактора 3 соединен со средним выводом вторичной обмотки трансреактора 1, с точкой соединения резисторов и с входом реагирующего органа 15, выход которого соединен со средним выводом вторичной обмотки трансреактора 2.
Устройство работает следующим образом. В случае внутреннего междуфазного короткого замыкания в обмотке статора асинхронного генератора вблизи нулевых выводов к диоду 9 приложено выходное напряжение трансреактора 2 по величине большее, чем напряжения трансреакторов 1 и 3, приложенные к диодам 7 и 11, и диод 9 открыт. Через реагирующий орган 15 протекает ток, и орган 15 срабатывает. В следующий полупериод к диоду 10 приложено напряжение, большее, чем к диодам 8 и 12. Через реагирующий орган 15 протекает ток в том же направлении. Таким образом, через реагирующий орган 15 ток протекает в оба полупериода частоты генератора. В нормальном режиме напряжение на выходе трансреактора 2 должно быть 1,5-2 раза больше, чем напряжение на выходах трансреакторов 1 и 3.
При нормальной работе асинхронного генератора, а также при его самовозбуждении устройство не срабатывает, так как в оба полупериода частоты тока генератора диоды 9 и 10 закрыты и через реагирующий орган 15 ток не протекает.
При внешних коротких замыканиях в сети генератора, а также при внутренних междуфазных коротких замыканиях в обмотке статора вблизи фазных выводов генератор теряет возбуждение и разработка защиты не требуется.
Изобретение позволяет получить простую и надежную защиту асинхронного генератора с емкостями самовозбуждения от внутренних междуфазных коротких замыканий и может найти широкое применение для защиты асинхронных генераторов малой и средней мощности.
Устройство для дифференциально-фазной защиты, включающее два элемента защиты, состоящих из трансформаторов тока, установленных в одноименных фазах нулевых и фазных выводов электрической машины, к вторичным обмоткам которых подключены первичные обмотки трансреакторов, крайние выводы вторичных обмоток трансреакторов соединены между собой через встречно включенные диоды, точки соединения которых подключены одна к другой через два последовательно соединенных резистора и реагирующий орган, отличающееся тем, что имеет дополнительный элемент защиты, состоящий из трансреактора, первичная обмотка которого подключена к трансформатору тока, установленному в одноименной фазе емкостей самовозбуждения, соединенных по схеме звезда, крайние выводы вторичной обмотки трансреактора соединены с аналогичными выводами других трансреакторов через встречно включенные диоды, средний вывод вторичной обмотки трансреактора соединен со средним выводом вторичной обмотки трансреактора, установленного со стороны фазного вывода электрической машины, с точкой соединения резисторов и с входом реагирующего органа, выход которого соединен со средним выводом вторичной обмотки трансреактора, установленного со стороны нулевого вывода электрической машины.
