Способ защиты генератора с изолированной нейтралью от замыкания на землю в обмотке статора

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических республик

< 943971 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 17, 11.80 (21) 3005555/24-07 (51)M. Кл.

Н 02 Н 7/06 с присоелннением заявки М

9кударстеснный комитет (23) Приоритет (53) УДК 621 .925(088.8) ао делам изобретений н открытий

Опубликовано E 5. 07. 82. Бюллетень М 26

Дата опубликования опнсания15.07.82 (72) Авторы изобретения

И. В. Баршай и А. И. Ялинич

Производственное объединение "Днепроэнерго (7! ) Заявитель (54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ГЕНЕРАТОРА С ИЗОЛИРОВАННОЙ

НЕЙТРАЛ6Ю ОТ ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В ОБМОТКЕ

СТАТОРА

Изобретение относится к релейной защите, в частности к защитам синхронных генераторов с изолированной нейтралью от замыкания на землю в обмотке статора.

Известен способ защиты генератора, реализованный в устройстве для защиты мощных генераторов от однофаэных замыканий на землю, включающий измерение напряжения смещения нейтрали основной частоты, сравнение этого напряжения со значением уставки срабатывания защиты, а при замыканиях вблизи нейтрали измерение напряжения третьей гармоники и сравнение его со значением установки срабатывания (1) .

Недостатком известного способа является излишнее срабатывание защиты, Это объясняется тем, что появление третьей гармоники напряжения возможно не только при коротких замыканиях, а и при переходных процессах во внешней сети генератора.

Наиболее близким к изобретению является способ защиты генератора от замыканий на землю в обмотке ста5 тора, согласно которому измеряют величину, утроенного модуля вектора фазного напряжения нулевой последователь ности, т. е. величину напряжения смещения нейтрали генератора, и сравнивают ее со значением уставки срабатывания защиты f2) .

Недостатком данного способа является то, что при снижении изоляции во внешней сети генератора возможно излишнее отключение генератора, т.е. низкая селективность защиты. Излишнее отключение генератора объясняется тем, что напряжение смещения нейтрали, достаточное для срабатывания защиты, может быть вызвано не только замыканием статора на землю, но и понижением изоляции во внешней сети генератора, вызванным увлажнением.

Поскольку такое состояние изоляции не представляет опасности для генератора, отключение последнего в этом случае является излишним. Кроме того, способ не обеспечивает необходимую чувствительность защиты генератора при замыканиях вблизи нейтрали.

Цель изобретения — повышение селективности защиты генератора при пони- о жении изоляции во внешней сети и повышение чувствительности при замыкании статора на землю вблизи нейтрали.

Поставленная цель достигается >5 тем, что измеряют напряжение смещения нейтрали, сравнивают его величину со значением уставки срабатывания, дополнительно измеряют угол между вектором смещения нейтрали и 2О вектором фазного напряжения поврежденной фазы, и при значении этого угла от 0 до 60 формируют выходной сигнал защиты.

Дополнительное измерение угла между векторами смещения нейтрали и фаэного напряжения позволяет отключать генератор только при коротких замыканиях и тем исключить из- З0 лишнее срабатывание защиты и отключения генератора, которое может быть вызвано переходными процессами во внешней сети, поскольку указанное измерение позволяет различать короткое замыкание на выводах генератора, опасное для него, и снижение изоляции во внешней сети, зызывающее равное с коротким замыканием смещения нейтрали.

На фиг. 1 представлена схема замещения защищаемой цепи; на фиг. 2 фазные ЭДС и проводимости.

Зависимость величины угла между векторами смещения нейтрали и фаэного напряжения от величины переходного сопротивления, характеризующего короткое замыкание, видна при решении методом "двух узлов" схемы замещения (фиг. 1), содержащей векторы фазных напряжений (фиг. 2) ti>>, U+, U,емкостные проводимости фаз )ыС и проводимость замыкания на землю 1(Р, полученной путем замещения емкостной связи с

"эемлейн обмотки статора в виде сосредоточенной емкости фаз с замыканием на землю одной фазы через переходное сопротивление (1 3

"о 1+)S C

"з

Отсюда видно, что угол между векторами напряжений 0 H C, и О о определяется комплексом проводимости 1/ к+ ч3 (.3 С, причем мнимая часть комплекса для каждого типа генераторов является величиной постоянной и зависит от конструктивных параметров обмотки генератора, Следовательно, изменение угла в пределах от 0 до

90 определяется изменением величины переходного сопротивления R в пределах от 0 до са . При замыкании на землю обмотки статора вблизи нейтрали, сопровождающемся дугой с переходным сопротивлением порядка ,десятков Ом, угол между векторами напряжения смещения нейтрали и фаэного напряжения близок к 0. При замыкании на выводах генератора через переходные сопротивление порядка десядков кОм, вызывающем равное с предыдущим случаем смещение нейтраО ли, угол близок к 90

Дополнительное измерение угла между векторами смещения нейтрали и фаэного напряжения и отключение генератора при значении этого угла от 0 до 60 позволяет повысить чувствительность за счет того, что отключение генератора по значению угла происходит при напряжениях меньших, чем напряжение уставки срабатывания защиты.

Проведены исследования зависимости угла между векторами напряжения смещения нейтрали и фазного напряжения и величиной переходного сопротивления, определяющей характер короткого замыкания.

На выводах одной фазы синхронного гидрогенератора с изолированной нейтралью включалось сопротивление различной величины от 0,1 до 100 кОм, что имитировало короткое замыкание фазы через переходное сопротивление. При этом с помощью осциллографа измерялась величина напряжения смещения нейтрали и угол между векторами напряжения смещения нейтрали и напряжения фазы со включенным сопротивлением.

Результаты измерений представлены в таблице.

943971

Переходное сопротивление, кОм 0,1

l0

0,2

0,5

Угол между векторами напряжения смещения нейтрали и фазы с переходным сопротивлением,о

2 5 14 26 45 68 79 85 88 . 89

Величина смещения нейтрали Ио

0,99 0,98 0,96 0,9 0,71 0,38 0,195 0,1 0,04 0,02

Формула изобретения

Из условия опасного снижения изоляции во внешней сети генератора отключают генератор при величине напря жения смещения нейтрали, равной О,1 номинального напряжения (без учета угла). Указанная величина напряжения смещения нейтрали соответствует переходному сопротивлению замыкания на землю во внешней сети генератора от 10 до 100 кОм в зависимости от параметров генератора и способа заземления нейтрали. При отстройке защиты от излишнего срабатывания при замыкании на землю во внешней сети через переходное сопротивление выше 10 кОм с коэффициентом надежности 2, что соответствует углу 3s от 0 до 60, генератор отключают

o (см. таблицу) . Значение угла более о

60 свидетельствует о замыкании во внешней сети через большое сопротивление. Такие замыкания не представ- 4Ц ляют опасности для генератора и отключение его не производится.

Использование данного способа защиты генератора с изолированной нейтралью от замыканий на землю в 4s обмотке статора обеспечивает по сравнению с существующими способами исключение излишнего отключения генератора при понижении изоляции во внешней сети, а также повышение чув- gp ствительности защиты к замыканию на землю вблизи нейтрали.

Эта защита может применяться совместно со 100". .-ной защитой генератора, что позволит обеспечить надежную защиту генератора с изолирован ной нейтралью от замыканий на землю в обмотке статора.

Способ защиты генератора с изолированной нейтралью от замыкания на землю в обмотке статора, при котором измеряют напряжение смещения нейтрали, сравнивают его величину со значением уставки срабатывания защиты и формируют выходной сигнал защиты, отличающийся тем, что, с целью повышения селективности защиты генератора при понижении изоляции во внешней сети и повышения чувствительности при замыкании на землю вблизи нейтрали, дополнительно измеряют угол между вектором напряжения смещения нейтрали и вектором фаэного напряжения поврежденной фазы, и при значении этого угла от 0 до 60 формируют упомянутый выходной сигнал защиты, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Авторское свидетельство СССР

N 490226, кл. Н 02 Н 7/06, H 02 Н 3/16, 1972.

2. Чернобровов Н. В. Релейная зац|ита. И., "Энергия", 1974, с. 600 (прототип).