Устройство для защиты синхронного генератора от несимметричных витковых замыканий обмотки возбуждения

 

соСок з„ „ пв

ОП ИС

Союз Советсиик

Социвпистичвскик республик (и 702452

ЙЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к ввт. свид-ву (22) Заявлено 24.10.77 (23) 2536970/24-07 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 05,12.79. Бюллетень М45 (5l)NL. Кл.

Пкударатаенньй камнтет

CCCP ае делен неюбретеннй н атнрнтнй

Н 02 Н 7/06 (ЬЗ) УДК 621, .3t 6.925 (088.8) Дата опубликовании апнсаннн 05,12.79.

Ю. И. Каринский (72) Автор изобретении (7!) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАШИТЫ СИНХРОННОГО Л:НЕРАТОРА

ОТ НЕСИММЕТРИЧНЫХ ВИТКОВЫХ ЗАМЫКАНИЙ

ОБМОТКИ ВОЗБУЖДЕ НИЯ

Изобретение относится к электротех нике и предназначено для защиж син хронных турбо- и гидрогенераторов с произвольным числом полюсов от не симметричных внтковых замыканий, в том числе и через корпус, обмотки возбуждения, Известно устройство для защитвт цепей возбуждения синхронной машины от замыканий на корпус в двух или более точках и от витковых замыканий, содержащее шунты и поляризованные реле (1j .

Недостатком известного устройства является необходимость разветвления обмотки возбуждении на параллельные ветви, что усложняет конструкцию синхронной машины.

Устройство для обнаружения замыка- тв ния на корпус обмотки возбуждения бесщеточных синхронных машин содержит встроенный в машину трансформатор, кольцевой сердечник которот о со вто-рнчной обмоткой охватывает вал машины с токопроводами обмотки возбуждения, являющимися первичной обмоткой трансформатора. При замыкании на корпус в двух н более точках обмотки возбуждения возникают высшие гармоники магнитного потока в сердечнике трансформатора, Оно имеет невысокую чувствительность в многополюсных гидрогенераторах ттрн: замыканиях небольшой части обмотки возбуждения (21.

Устройство для определения повреждения в цепи возбуждения синхронной машины содержит трансформаторы тока и напряжения в цепи обмотки статора синхронной машины, реле реактивной мощности и измерительный контур с исполнительным реле. Принцип действия известного устройства основан на использовании реактивного тока обмотки статора генератора. Недостаточная чувстви.тельность устройства при небольшой доле замкнувшихся витков обмотки возбуждения обусловлена незначительным

55

3 70245 изменением тока в измерительном контуре (3).

Известно также устройство для защиты обмотки ротора синхронного ге» нератора от несимметричных витковых замыканий (4).

Устройство содержит трансреактор, первичной обмоткой включенный последбвательно в пень обмотки возбуждения генератора, трансформатор напряжения, I 0 первичной обмопсой через конденсатор включенный параллельно обмотке возбуждения, sbIIIpIIMIImIIi мосты с добавочными резисторами во вторичных обмотках трансреактора и трансформа- 15 тора. К выходам выпрямительных мостов включен блок сравнения напряжений, имеющий на выходе реагирующий орган, Прййций действия устройства основан на сравнении индуктивностей 20 обмоток возбуждения генератора и трансреактора.

Недостатком устройства является низкая чувствительность и селективность к замыканиям небольшой доли витков обмотки возбуждения, особенно в много йолк йгых генераторах; где уменьше йие ийдуктивности обмотки возбуждения незйачйтельно.

Целью изобретения являются повышение чувствительности и селективности защиты синхронных генераторов, особеннЬ MIIoI опогпосйых, к несимматричным витковым замыканиям обмотки возбуждения.Для этого устройство для защиты синхронного генера ropi о г несиммеэ . ричнйх витковых замыканий обмотки возбуждения, содержащее трансформатор напряжения, первичная обмотка которого йодключена к:одной из фаэ обмотки статора, а вторичная обмотка подключена к выпрямительному мосту, сглаживающий конденсатор, блок cpaa IIeNIIII и реагирующий орган, снабжено логически ми элементами И и времени, реле час- тоты и фильтрами переменной и посто-! янной составлякяпих напряжений, входы которых подключены к выпрямительно50 му мосту со сглаживающим конденсатором на выходе, à выходы подключе ны к блоку сравнения, при этом выход фильтра переменной составляющей напряжения подключен также к реле час-, - тоты, а выходы блока сравнения и реле частоты через последовательно соединен ные логические элементы И и времени подключены K исполнительному органу.

2 4

На фиг, 1 изображено устройство для защиты синхронного генератора от несимметричных витковых замыканий обмотки возбуждения, блок-схема; на

I фиг. 2 - графики сигналов устройства., при витковом замыкании через переход ное сопротивление двух полюсов обмотки возбуждения шестиполюсного синхрон; ного генератора.

К одной фазе синхронного генератора

1 через трансформатор 2 напряжения и двухполупериодный выпрямитель 3 со сглаживающей емкостью присоединены фильтры переменной 4 и постоянной 5 составляющих напряжения. К выходам этих фильтров присоединен блок 6 сравнения напряжений, à z выходу фильтра

4 еще и реле 7 частоты. Выходы блока.

6 и реле 7 через логические элементы

И 8 и времени 9 присоединейа и исполнительному органу 10 генератора.

Вторичное напряжение фазы обможи ,статора синхронного генератора UI- . (фиг, 2) выйрямляется и сглаживается . выпрямителем 3. Иэ выпрямленного напряжения О„ фильтры 4 и 5 выделя,ют соответственно переменную U и по,стоянную 0 составляющие. Пусковой орган защиты - блок 6 сравнения напряжений - сравнивает отношение переменной Ц и постоянной 0- составляющих напряжения 0 и a его реагйруюший орган срабатывает, ес ли это отношение превосходит установленную величину. Измерительный ор ган зашиты — реле 7 - -измеряет частоту переменной составляющей напряжения U и срабйтйвает "йри частбте СиИналов равной частоте переменного тока, деленной на число пар полюсов И ротора генератора 1. Логический элемент И 8 срабатывает при совместном срабатывании блока 6 и реле 7, а элемент 9 времени срабатывает спустя выдержку времени, большую выдержки времени защиты генератора от коротких замыканий в пепи обмотки статора и большую времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания цепи обмотки статора.

В нормальном режиме работы синхронногогенератора,,т.е. отсутствие витковых замыканий обмотки возбужде ния, форма магнитного поля всех полюсов ротора одинакова и соответственно одинакова форма всех полуволн напря жения каждой фазы обмотки статора генератора. Напряжение на выходе вы-

52 6

Ния апериопической составляющей тока короткого замыканиа. Кеселективное срабатывание защиты пвухполюсных генераторов предотвращается элементом 9 выперхЖи времени, В устройстве защиты многополюсного генератора частота переменной составляющей напряжения, на которую настроено реле 7, равнаа частоте первой гармоники, пеленкой на число пар полюсов, не равна частоте переменной составлякхцей напряжения, обусловленной апериопической составлаюme@ тока короткого замыкания цепи обмотки статора и -равной частоте первой гармоники, поэтому реле 7 частоты в указанном режиме не срабатывает и в уст зойстве защиты многополюсных генераторов эп»емент 9 выпержки времени может быть исключен.

Емкость сглаживакхцего конпенсатора на выходе выпрямитела. 3 выбираетса из условия постаточного сглаживания высших гармонических составлающнх напряжения и пропускания переменной составляющей, на которую .настроен»о реМе 7. . Технико-экономическая эффективность состоит в препотвращении механических повреждений синхронных генераторов от вибрации ротора, выэванны несимметричными витковыми замыканиями обмотки возбуждения, что обусловлено высокой чувствительностью и селективностью описанного устройства.

Высокая чувствительность устройства опрепелчется блоком 6, реагирукхцим на замыкание паже малой поли витков обмотки возбуждения, а высокаа селекжвность определяется реле 7 частоты, настроенным на частоту переменной составляющей напряжения, характерной лишь пля несимметричных витковых замыканий обмотки воэбужпения генеpampa.

Зо

Устройство пля защиты синхронного

50; генератора»от несимметричных витковых замыканий обмотки возбуждения, содержащее трансформатор напряжения, первичная обмотка которого полключена к опной из фаэ обмотки статора, а

55 вторичная обмотка подключена к выпрамительному мосту, сглажнвакхций конденсатор, блок сравнениа и исполнительный орган, о т л и ч а ю m е е с я тем, что, с целью повышения чувстви 5 - 7О24 прямителя 3 содержит постоянную и: сравнительно небольшую переменнуй составляющие, причем последняя сопер- жит преимущественно четные высшие . гармонические составляющие, но не содержит субгармонику, равную частоте основной гармоники, пеленной на число пар полюсов. При этом блок 6 сравнения переменной и постоянной составляющих и реле 7 не срабатывает и сиг- 10 нал на отключение исполнительного органа 10 генератора 1 не попается.

При несимметричном витковом замыкании обмотки возбужпения синхронного генератора 1 магнитное поле закороченных катуШек полюсов ослабляетса и соответственно уменьшаютса мгновенные значения полуволн напряжейиа фаз обмотки статора генератора. В многополюсных генераторах катушки по- 20 люсов ротора соединяются послеповательно по окружности ротора, поэтому все уменьшенные полуволны напряжения каждой фазы обмотки статора будут следовать во времени последовательно.

Найражение на выходе выпрямителя 3 (фиг. 2) будет иметь ступенчатую форму, амплитуда переменной составляющей напряжения U: U бупет соизмерима с постоянной составляющей и частота переменной составляющей бу. пет равна частоте первой гармонйки ., напряжения обмотки статора генератора, деленной на число пар полюсов ротора.

Вслепствие этого сработают блок 6 ч

35 реле 7 и их выходной сигнал через логические элементы 8 и 9 будет по"пан на исполнительный орган 10 генератора.

При коротком замыкании в цепи об мотки статора генератора 1 апериопическаа составляющая тока короткого замыкания приведет к различию ам плитуп раэнополярных полуволн напря45 жения каждой фазы обмотки статора, ток которой содержит апериопическую составлякхцую, и частота переменной составляющей на выходе выпрямителя

3 будет равна частоте первой гармоники напряжения. В пвухполюсных генераторах реле 7 частоты устройства защиты нас эаиваетса на частоту первой гармоники напряжения, поэтому апериопическая составляющая тока обмотки статора генератора 1 может вызвать кратковременное срабатывание реле 7 и блока 6, которые возвратятся в исходное состояние после ЬатухаФормула изобретения

2. Патент Франпии ¹ 1429232, кл. Н 02 К, 1966.

3. Патент ФРГ № 1062328, кл. H 02 Н, 1966.

4. Авторское свидетельство СССР № 419512, кл. Н 02 Н 3/26, 1 Н 02 Н 7/06, 1974. к И " ч »+ ® ® .>;;, ч » ф < " . 1

70245 тельности и селективности, оно снабжено логическими элементами И и времени, реле частоты и фильтрами переменной и постоянной* составляющих напряжения, входй которых подключены к выпрямительному мосту со сглаживающим конденсатором на выходе, а выходы подключены к блоку сравнения, при атом выход фильтра переменной составляющей напряжения подключен также к реле частоты, а выходы блока сравнения и реле частоты через последовательно соединенные логические элементы

И и времени подключены к исполнительному органу.

Источника информапии, принятые во внимание при экспертиз

1. Авторское свидетельство СССР, № 271622, кл. Н 02 H 7/06, H 02 Н 3/28, 1970.

Фиг- 2

ЦНИИПИ Заказ 7604/50 Тираж 857 Подписное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4