Устройство для защиты от замыканий на землю в обмотке статора генератора

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение селективности защиты. Для выполнения защиты источник контрольного тока непромышленной частоты включен в разомкнутый треугольник трансформатора напряжения через фильтр, который имеет малое сопротивление на частоте контрольного тока и большое сопротивление на промышленной частоте. Это достигается тем, что последовательно с токоограничивающим элементом, который в известном устройстве представляет собой дроссель с линейной вольт-амперной характеристикой, включен конденсатор. Благодаря этому совмещены требования обеспечения достаточного для надежного измерения контрольного тока и необходимого ограничения тока промышленной частоты. Пусковой орган защиты подключен к вторичной обмотке измерительного трансформатора напряжения, соединенной в разомкнутый треугольник. Избирательный орган, который обеспечивает функцию селективности защиты, подключен к фильтру тока нулевой последовательности, который установлен на выводах генератора. Выходы пускового органа и избирательного органа подключены к входам логического элемента И. 1 ил.

 

Изобретение относится к области релейной защиты и может быть использовано для защиты от замыканий на землю статора генератора, работающего в блоке с трансформатором и имеющего гальваническую связь с внешней сетью.

Известно устройство для защиты от замыканий на землю в обмотке статора генератора [Шнеерсон Э.М. Цифровая релейная защита. - М.: Энергоатомиздат, 2007. - с.450], содержащее измерительный трансформатор напряжения, подключенный к выводам генератора, трансформатор тока, первый и второй токоограничивающие элементы, соединенные параллельно и подключенные последовательно с трансформатором тока к вторичной обмотке измерительного трансформатора напряжения, соединенной в разомкнутый треугольник, источник контрольного тока с частотой 20 Гц, полосовой фильтр, соединенные последовательно и подключенные параллельно первому токоограничивающему элементу, блок цифровой релейной защиты, подключенный к вторичной обмотке трансформатора тока и второму токоограничивающему элементу.

Данное устройство не позволяет осуществить селективную защиту от замыканий на землю в обмотке статора генератора, имеющего гальваническую связь с внешней сетью.

Известно устройство для защиты блока генератор-трансформатор от замыканий на землю [Сирота И.М. Трансформаторы и фильтры напряжения и тока нулевой последовательности. - Киев: Наукова думка, 1983. - с.89-90], содержащее первый измерительный трансформатор напряжения, второй измерительный трансформатор напряжения, подключенные к выводам генератора, источник контрольного тока и первый выпрямитель, подключенные к вторичной обмотке первого измерительного трансформатора напряжения, соединенной в разомкнутый треугольник. Устройство содержит частотный фильтр и второй выпрямитель, подключенные к вторичной обмотке второго измерительного трансформатора напряжения, соединенной в разомкнутый треугольник. К выходам первого и второго выпрямителей подключена схема сравнения, к выходу которой подключены нуль-индикатор и прибор контроля сопротивления изоляции цепей статора относительно земли.

Данное устройство не позволяет осуществить селективную защиту от замыканий на землю в обмотке статора генератора, имеющего гальваническую связь с внешней сетью.

Известно устройство для защиты блока генератор-трансформатор от замыканий на землю [SU 1010690 А1, МПК 5 Н02Н 7/06, опубл. 07.04.1983], выбранное в качестве прототипа, содержащее пятистержневой трансформатор напряжения, источник контрольного тока непромышленной частоты, подключенный через токоограничивающий элемент к вторичной обмотке измерительного трансформатора напряжения, соединенной в разомкнутый треугольник, реагирующий орган, амплитудно-фазовый согласующий блок, вход которого подключен к токоограничивающему элементу, а его выход и вход реагирующего органа, соединенные последовательно, подключены к той же вторичной обмотке измерительного трансформатора напряжения.

Устройство-прототип не позволяет осуществить селективную защиту генератора, имеющего гальваническую связь с внешней сетью, потому что оно не обеспечивает контрольный ток на выводах генератора, достаточный для его надежного измерения в первичных цепях с помощью фильтра тока нулевой последовательности по следующей причине. Сопротивление токоограничивающего элемента току с частотой 50 Гц должно быть достаточно большим, чтобы замыкание цепи вторичной обмотки трансформатора напряжения, соединенной в разомкнутый треугольник, через источник контрольного тока, не оказывало влияния на режим рабочего заземления нейтрали. За счет большого сопротивления токоограничивающего элемента контрольный ток также существенно ограничивается. Увеличение контрольного тока путем увеличения напряжения источника контрольного тока приводит к тому, что при отсутствии замыкания на землю в обмотке статора генератора в первичной сети может наводиться напряжение с частотой контрольного тока, соизмеримое с рабочим напряжением, что недопустимо.

Задачей изобретения является обеспечение селективности защиты от замыканий на землю в обмотке статора генератора, имеющего гальваническую связь с внешней сетью.

Решение поставленной задачи достигается тем, что устройство для защиты от замыканий на землю в обмотке статора генератора, так же как в прототипе, содержит источник контрольного тока непромышленной частоты и токоограничивающий элемент, соединенные последовательно, первый измерительный трансформатор напряжения, подключенный к выводам генератора, к вторичной обмотке которого, соединенной в разомкнутый треугольник, подключены источник контрольного тока непромышленной частоты и токоограничивающий элемент.

Согласно изобретению в устройство введен конденсатор, включенный последовательно с источником контрольного тока непромышленной частоты и токоограничивающим элементом, второй измерительный трансформатор напряжения, подключенный к выводам генератора, пусковой орган, подключенный к вторичной обмотке второго измерительного трансформатора напряжения, соединенной в разомкнутый треугольник, логический элемент «И», первый вход которого подключен к выходу пускового органа, фильтр тока нулевой последовательности, подключенный к выводам генератора, избирательный орган, вход которого подключен к выходу фильтра тока нулевой последовательности, а выход - ко второму входу логического элемента «И».

Заявленное выполнение устройства обеспечивает увеличение контрольного тока в первичной цепи до максимально возможного значения по условию термической стойкости первого измерительного трансформатора напряжения, за счет того, что последовательно соединенные токоограничивающий элемент и конденсатор настроены в резонанс на частоте контрольного тока. В этом случае сопротивление цепи источника контрольного тока имеет малое сопротивление к контрольному току и большое сопротивление к току с частотой 50 Гц. В результате предлагаемое устройство позволяет обеспечить селективность защиты от замыканий на землю в обмотке статора генератора, имеющего гальваническую связь с внешней сетью, например, при питании распределительной сети через реактор, подключенный к выводам генератора.

На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства для защиты от замыканий на землю в обмотке статора генератора.

Устройство для защиты от замыканий на землю в обмотке статора генератора содержит (фиг.1) источник контрольного тока непромышленной частоты 1, токоограничивающий элемент 2 и конденсатор 3, которые соединены последовательно, первый измерительный трансформатор напряжения 4, который заземлен, подключенный к выводам генератора 5, соединенного в блок с трансформатором 6. Распределительная сеть 7 подключена к генератору 5 через реактор 8. К вторичной обмотке первого измерительного трансформатора напряжения 4, соединенной в разомкнутый треугольник, подключены источник контрольного тока непромышленной частоты 1, токоограничивающий элемент 2 и конденсатор 3. Второй измерительный трансформатор напряжения 9, который заземлен, подключенный к выводам генератора 5, пусковой орган 10, подключенный к вторичной обмотке второго измерительного трансформатора напряжения 9, соединенной в разомкнутый треугольник. Логический элемент «И» 11, первый вход которого подключен к выходу пускового органа 10, фильтр тока нулевой последовательности 12, подключенный к выводам генератора 5, избирательный орган 13, вход которого подключен к выходу фильтра тока нулевой последовательности 12, а выход - ко второму входу логического элемента «И» 11.

Источник контрольного тока непромышленной частоты 1 представляет собой параметрический делитель частоты [SU 2268524 А1, МПК 5 Н02Н 3/16, опубл. 20.01.2006] или электронный генератор типа ШНЭ1150.

Токоограничивающий элемент 2 представляет собой линейный дроссель, выполненный на магнитопроводе с воздушным зазором.

Пусковой орган 10, избирательный орган 13, логический элемент «И» 11 могут быть выполнены на цифровом терминале релейной защиты типа ЭКРА200.

Фильтр тока нулевой последовательности 12 представляет собой три типовых трансформатора тока с параллельным соединением вторичных обмоток.

Устройство работает следующим образом (фиг.1). Источник контрольного тока непромышленной частоты 1 вырабатывает контрольный ток (например, с частотой 25 Гц), который протекает по последовательно соединенным токоограничивающему элементу 2 и конденсатору 3 и по вторичной обмотке первого измерительного трансформатора напряжения 4, который подключен к выводам генератора 5. Контрольный ток трансформируется в первичную цепь и распределяется между эквивалентной емкостью фаз относительно земли распределительной сети 7, которая подключена к генератору 5 через реактор 8, и эквивалентным сопротивлением фаз генератора 5, которое определяется емкостью и активным сопротивлением изоляции фаз генератора 5 относительно земли.

В нормальном режиме напряжение на вторичной обмотке второго измерительного трансформатора напряжения 9, соединенной в разомкнутый треугольник, пропорционально падению напряжения на эквивалентной емкости относительно земли распределительной сети 7 и генератора 5. При замыкании на землю в обмотке статора генератора 5 напряжение на вторичной обмотке второго измерительного трансформатора напряжения 9 уменьшается, а контрольный ток в первичной цепи генератора 5 значительно увеличивается за счет того, что последовательно соединенные токоограничивающий элемент 2 и конденсатор 3 настроены в резонанс на частоте контрольного тока. При этом пусковой орган 10 вырабатывает логический сигнал, который подается на первый вход логического элемента «И» 11. На выходе фильтра тока нулевой последовательности 12 появляется ток, пропорциональный контрольному току в первичной цепи генератора 5, и избирательный орган 13 вырабатывает логический сигнал, который подается на второй вход логического элемента «И» 11. При наличии сигналов на первом и втором входах логического элемента «И» 11 на выходе устройства формируется сигнал на отключение генератора.

В результате работы устройства происходит селективное отключение генератора при замыкании на землю в обмотке статора.

Устройство для защиты от замыканий на землю в обмотке статора генератора, содержащее источник контрольного тока непромышленной частоты и токоограничивающий элемент, соединенные последовательно, первый измерительный трансформатор напряжения, подключенный к выводам генератора, к вторичной обмотке которого, соединенной в разомкнутый треугольник, подключены источник контрольного тока непромышленной частоты и токоограничивающий элемент, отличающееся тем, что в устройство введен конденсатор, включенный последовательно с источником контрольного тока непромышленной частоты и токоограничивающим элементом, второй измерительный трансформатор напряжения, подключенный к выводам генератора, пусковой орган, подключенный к вторичной обмотке второго измерительного трансформатора напряжения, соединенной в разомкнутый треугольник, логический элемент И, первый вход которого подключен к выходу пускового органа, фильтр тока нулевой последовательности, подключенный к выводам генератора, избирательный орган, вход которого подключен к выходу фильтра тока нулевой последовательности, а выход - к второму входу логического элемента И.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники, а именно к релейной защите синхронных генераторов, и может быть использовано на электрических станциях для защиты синхронных генераторов от замыкания обмотки возбуждения на землю в одной точке, а также для контроля сопротивления изоляции.

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано в электроэнергетических системах, системах электроснабжения, электрических сетях при управлении режимами работы синхронных электрических машин (генераторов, двигателей), включенных в электрическую сеть, для контроля запасов и предотвращения нарушений устойчивости параллельной работы.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в магнитоэлектрических генераторах. Технический результат заключается в повышении эксплуатационного ресурса обмотки статора и уменьшении времени отключения обмоток магнитоэлектрического генератора при коротком замыкании, благодаря разделению каждой обмотки магнитоэлектрического генератора на части: правую и левую посредством блока защит.

Изобретение относится к электротехнике, конкретно к приводной системе с выпрямителем тока привода, синхронной электрической машине с постоянным возбуждением и управляющим устройством.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при проектировании электромашинных систем генерирования электроэнергии, предназначенных для электрооборудования летательных аппаратов и других автономных объектов.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электрических генераторных системах для ограничения тока генератора. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для защиты автоматического регулятора напряжения от противоэлектродвижущей силы, создаваемой реакцией арматуры электрогенератора при подсоединении к нему фазоопережающей нагрузки.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к технологическому контролю мощных генераторов, и может быть использовано на электростанциях для защиты от увлажнения изоляции электрических цепей генераторов.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в преобразователях постоянного напряжения в переменное. .

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты синхронных электрических машин от витковых замыканий обмотки ротора. Задачей изобретения является предотвращение отключений синхронной электрической машины при внешних переходных процессах. Способ защиты синхронной электрической машины от витковых замыканий обмотки ротора заключается в том, что измеряют индукцию магнитного поля в двух точках торцевой зоны, которые смещены вдоль воздушного зазора на расстояние, кратное полюсному делению. Результаты измерения сравнивают между собой, определяют их разность А. В течение предварительно заданного времени сравнения проверяют выполнение неравенства А>B, где В=kОТС·А1, где kОТС - коэффициент отстройки, А1 - постоянная составляющая, измеренная в нормальном режиме работы синхронной электрической машины. Если это неравенство выполняется, то формируют сигнал на гашение магнитного поля ротора и отключение синхронной электрической машины от сети. Технический результат: предотвращение ложных срабатываний защиты синхронной электрической машины при внешних переходных процессах. 3 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности. Согласно способу измеряют (301, 501) напряжение (Va, Vb, Vc) каждой фазы, по меньшей мере, на одном каждом выводе и ток (Ia, Ib, Ic) каждой фазы через этот вывод; определяют (302, 305, 306, 502-506), подвергается ли синхронный генератор внутренней неисправности в любой из его фаз. Определение включает в себя: преобразование (302, 502) измеренных фазных токов (Ia, Ib, Ic) и измеренных фазных напряжений (Va, Vb, Vc) в симметричные токи (I1, I2, I0) последовательности и симметричные напряжения (V1, V2, V0) последовательности соответственно. Способ дополнительно включает в себя этапы, на которых контролируют (305, 505), по меньшей мере, одну из следующих переменных: остаточное напряжение (ΔV2) отрицательной последовательности; остаточное напряжение (ΔV0) нулевой последовательности; полное сопротивление (Z2C) связи отрицательной последовательности; полное сопротивление (Z0C) связи нулевой последовательности, причем каждую из этих переменных вычисляют исходя из симметричных составляющих (I1, I2, I0, V2, V0) последовательности и, по меньшей мере, одного удельного полного сопротивления (Z00, Z22) генератора; и определяют (306, 504, 506), подвергается ли синхронный генератор неисправности обмотки или нет, исходя из вычисления, по меньшей мере, одного остаточного напряжения (ΔV0, ΔV2) или полного сопротивления (Z2C, Z0C) связи. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 7 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат - обеспечение защиты генератора синхронного от коротких замыканий и предотвращение ложного срабатывания защиты при пуске синхронных двигателей без использования трансформаторов тока. Устройство для защиты генератора синхронного содержит исполнительный орган в виде трехфазного выпрямителя напряжения генератора с делителем напряжения, фильтр низкой частоты, уставку срабатывания напряжения, элемент задержки и исполнительный элемент. В устройство введен измеритель несимметрии выходного напряжения генератора на усилителе-компараторе, сравнивающем мгновенное выпрямленное напряжение генератора с частью его средневыпрямленного значения и расширителе импульсов, при этом устройство получает питание от выпрямленного напряжения генератора и его дополнительной обмотки. 7 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат: защита от короткого замыкания стартер-генератора обращенной конструкции в составе газотурбинного двигателя в температурном режиме до 450°С за счет механического расцепления статора с неподвижным стержнем, сопровождающегося падением статора в радиальном направлении до механическою сцепления железа статора с постоянными магнитами ротора за счет магнитных сил притяжения.Устройство защиты от короткого замыкания магнитоэлектрического генератора, содержит магнитоэлектрический генератор, выполненный в виде стартер-генератора обращенной конструкции с постоянными магнитами, состоящего из двух модулей, каждый модуль содержит ротор и статор, на каждом модуле установлен электромеханический разъединитель, выполняющий функцию блока защиты, причем роторы каждого модуля установлены со смещением на 60 градусов друг относительно друга с возможностью формирования шестифазной системы, при этом обмотки статоров обоих модулей выведены на один общий 12-пульсный выпрямитель с возможностью отключения каждой фазы от выпрямителя, а между лобовыми частями обмоток статора каждого модуля установлены огнестойкие прокладки. 2 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение точности измерения сопротивления изоляции без усложнения конструкции устройства защиты. Способ защиты синхронных генераторов от замыкания на корпус (землю) в одной точке цепи возбуждения заключается в воздействии источником наложения переменного напряжения низкой частоты через пассивный частотный фильтр на изоляцию цепи возбуждения относительно корпуса, измерении комплексов тока и первого напряжения на выходе этого источника, преобразовании измеренных комплексов первого напряжения и тока в замер сопротивления изоляции цепей возбуждения и сравнении полученного замера сопротивления с параметрами срабатывания измерительных органов. С целью повышения точности защиты, предварительно определяют комплексное сопротивление пассивного частотного фильтра на частоте источника наложения, фиксируют протекающий через него комплекс тока, определяют комплекс второго напряжения как падение напряжения на этом фильтре, определяют комплекс третьего напряжения как разность комплексов первого и второго напряжений, измеряют комплекс четвертого напряжения между контактами релейной и заземляющей щеток с валом генератора, определяют комплекс пятого напряжения как сумму комплексов третьего и четвертого напряжений и производят замер сопротивления изоляции по комплексам пятого напряжения и тока. 1 ил.

Использование: в области электротехники и электроэнергетики. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей и в упрощении способа. Генератор наблюдают со стороны линейных и нулевых выводов. Фиксируют момент смены предшествующего режима текущим режимом. Алгоритмическую модель активируют источниками напряжений текущего режима. Определяют ее реакцию в виде первых токов обмотки статора. Если генератор не поврежден, то первые токи будут близки к наблюдаемым, так как модель в этом случае адекватна реальному объекту. В случае повреждения генератора адекватность нарушается, и тогда различие между первыми токами и наблюдаемыми величинами физически предопределена. Данное обстоятельство используют для распознавания аварийных ситуаций в генераторе, опираясь на вторые токи как разности между соответствующими наблюдаемыми и первыми токами. Согласно способу используется базис комплексных величин, в котором составляют отдельные автономные модули алгоритмической модели. Таких модулей три: предшествующего режима, прямой последовательности и обратной последовательности. Первые два активные - в их состав входит один и тот же источник напряжения. Третий модуль - пассивный. Поскольку генератор полагают неповрежденным, становится очевидной предложение проводить обучение релейной защиты только теми режимами, когда замыкание, если оно есть, происходит не в генераторе, а во внешней части сети. Результатами такого обучения становятся области блокирования защиты, тем более мелкие, чем более адекватна имитационная модель сети реальному объекту. Обучение проводят на плоскостях двумерных сигналов. В комплексной форме двумерный сигнал определяют в виде отношения вторых токов к соответствующим первым токам. 2 з.п. ф-лы, 12 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат: повышение надежности системы управления, системы защиты и пожаробезопасности магнитоэлектрического генератора. Согласно способу после обнаружения короткого замыкания на фазной обмотке генератора, данную обмотку последовательно соединяют с обмоткой подмагничивания, увеличивают индуктивное сопротивление фазной обмотки и уменьшают ток короткого замыкания до номинального, а после этого отключают магнитоэлектрический генератор от привода, с возможностью обеспечения защиты от перегрева магнитоэлектрического генератора. 1 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение селективности защиты. Для выполнения защиты источник контрольного тока непромышленной частоты включен в разомкнутый треугольник трансформатора напряжения через фильтр, который имеет малое сопротивление на частоте контрольного тока и большое сопротивление на промышленной частоте. Это достигается тем, что последовательно с токоограничивающим элементом, который в известном устройстве представляет собой дроссель с линейной вольт-амперной характеристикой, включен конденсатор. Благодаря этому совмещены требования обеспечения достаточного для надежного измерения контрольного тока и необходимого ограничения тока промышленной частоты. Пусковой орган защиты подключен к вторичной обмотке измерительного трансформатора напряжения, соединенной в разомкнутый треугольник. Избирательный орган, который обеспечивает функцию селективности защиты, подключен к фильтру тока нулевой последовательности, который установлен на выводах генератора. Выходы пускового органа и избирательного органа подключены к входам логического элемента И. 1 ил.

Наверх