устройство для селективной защиты от замыканий на землю в обмотке статора генераторов, работающих в укрупненном блоке

Формула изобретения

Устройство для селективной защиты от замыканий на землю в обмотке статора генераторов, работающих в укрупненном блоке, содержащее источник контрольного тока, включенный последовательно с дугогасящим реактором, фильтр токов нулевой последовательности, установленный со стороны выводов генератора, пусковой орган, первый вход которого подключен к вторичной обмотке дугогасящего реактора, а второй вход к измерительной обмотке источника контрольного тока, логический блок, первый вход которого подключен к выходу пускового органа, избирательный орган, выход которого подключен к второму входу логического блока, отличающееся тем, что в него дополнительно введены трансформатор тока, включенный последовательно с дугогасящим реактором со стороны нейтрали генератора, фильтр низкой частоты, вход которого подключен к выходу фильтра токов нулевой последовательности и к вторичной обмотке трансформатора тока, а выход к входу избирательного органа, причем фильтр токов нулевой последовательности и трансформатор тока включены по дифференциальной схеме.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области релейной защиты и может быть использовано для защиты от замыканий на землю в обмотке статора генераторов, работающих в укрупненном блоке с непосредственным соединением генераторов.

Известно устройство для защиты от замыканий на землю в обмотке статора генератора [Федосеев A.M. Релейная защита электрических систем. - М: Энергия, 1976, 390 с.], содержащее первый измерительный трансформатор напряжения, подключенный к выводам генератора, второй измерительный трансформатор напряжения, включенный между нейтральной точкой обмотки генератора и землей, первый фильтр высоких частот, вход которого подключен к вторичным обмоткам первого измерительного трансформатора напряжения и второго измерительного трансформатора напряжения, второй фильтр высоких частот, вход которого подключен к вторичной обмотке второго измерительного трансформатора напряжения, орган сравнения, к первому и второму входам которого подключены соответственно выходы первого и второго фильтров высоких частот, фильтр низких частот, вход которого подключен к вторичной обмотке первого измерительного трансформатора напряжения, а выход к входу реле напряжения.

Данная защита при установке на генераторах, работающих по схеме укрупненных блоков с непосредственным соединением генераторов, не обладает селективностью по отношению к поврежденному генератору.

Также известно устройство для защиты от замыканий на землю и контроля сопротивления изоляции электроустановки переменного тока [Патент РФ №2239269, МПК 7 Н 02 Н 3/16, БИ №30, 2004], содержащее источник переменного напряжения, разделительный трансформатор, первичная обмотка которого подключена к источнику переменного напряжения, выпрямитель, подключенный к вторичной обмотке разделительного трансформатора, разделительный трансформатор тока, первичная обмотка которого включена в цепь между вторичной обмоткой разделительного трансформатора и выпрямителем, последовательно соединенные измерительный орган защиты с исполнительным блоком и орган контроля изоляции, подключенные к вторичной обмотке разделительного трансформатора тока, орган блокировки, подключенный к вторичной обмотке разделительного трансформатора, выход органа блокировки подключен к блокирующим входам измерительного органа защиты с исполнительным блоком и органа контроля изоляции, шунтирующий конденсатор, подключенный к выходу выпрямителя, разрядник, подключенный параллельно шунтирующему конденсатору.

Данное устройство также не обладает селективностью по отношению к поврежденному генератору, работающему в блоке с непосредственным соединением генераторов.

Известно устройство для селективной защиты от замыканий на землю в обмотке статора генераторов [А.с. СССР №421083, МПК Н 02 H 3/16, БИ №11, 1974], выбранное в качестве прототипа, содержащее источник контрольного тока, включенный последовательно с дугогасящим реактором, фильтр токов нулевой последовательности, установленный со стороны выводов генератора, пусковой орган, первый вход которого подключен к вторичной обмотке дугогасящего реактора, а второй вход к измерительной обмотке источника контрольного тока, избирательный орган, первый вход которого подключен к выходу фильтра токов нулевой последовательности, а второй вход к измерительной обмотке источника контрольного тока, тормозной блок, вход которого подключен к выходу фильтра токов нулевой последовательности, логический блок, первый вход которого подключен к выходу пускового органа, второй вход - к выходу избирательного органа, третий вход - к выходу тормозного блока.

Данное устройство реагирует на устойчивые замыкания в обмотке статора генераторов, работающих в блоке с непосредственным соединением генераторов, но может неправильно работать при перемежающихся дуговых замыканиях.

Задача изобретения - обеспечение селективности защиты генераторов, работающих в укрупненном блоке, как при устойчивых замыканиях на землю, так и при перемежающихся дуговых замыканиях.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в устройство для селективной защиты от замыканий на землю в обмотке статора генераторов, содержащее источник контрольного тока, включенный последовательно с дугогасящим реактором, фильтр токов нулевой последовательности, установленный со стороны выводов генератора, пусковой орган, первый вход которого подключен к вторичной обмотке дугогасящего реактора, а второй вход к измерительной обмотке источника контрольного тока, логический блок, первый вход которого подключен к выходу пускового органа, избирательный орган, выход которого подключен к второму входу логического блока, согласно изобретению дополнительно введены трансформатор тока, включенный последовательно с дугогасящим реактором со стороны нейтрали генератора, фильтр низкой частоты, вход которого подключен к выходу фильтра токов нулевой последовательности и к вторичной обмотке трансформатора тока, а выход к входу избирательного органа, причем фильтр токов нулевой последовательности и трансформатор тока включены по дифференциальной схеме.

Именно заявленное выполнение устройства обеспечивает селективную защиту генераторов, работающих в укрупненном блоке, как при устойчивых замыканиях на землю, так и при дуговых перемежающихся замыканиях за счет введения трансформатора тока, включенного последовательно с дугогасящим реактором со стороны нейтрали генератора и фильтра низкой частоты, вход которого подключен к выходу фильтра токов нулевой последовательности и к вторичной обмотке трансформатора тока, а выход к входу избирательного органа, причем фильтр токов нулевой последовательности и трансформатор тока включены по дифференциальной схеме, так как при этом фиксируются различия направлений низкочастотных составляющих тока нулевой последовательности на выводах и нейтрали поврежденного и неповрежденного генераторов.

Предлагаемое устройство по сравнению с известным прототипом позволяет выполнить селективную защиту от замыкания на землю в обмотке статора генераторов, работающих в укрупненном блоке, как при устойчивых замыканиях на землю, так и при дуговых перемежающихся замыканиях. Это достигается за счет учета различия направлений низкочастотных составляющих тока нулевой последовательности на выводах и нейтрали поврежденного и неповрежденного генераторов блока.

На чертеже представлена принципиальная схема устройства для селективной защиты от замыканий на землю в обмотке статора генераторов, работающих в укрупненном блоке.

Устройство содержит источник контрольного тока 1, включенный последовательно с дугогасящим реактором 2, фильтр токов нулевой последовательности 3, установленный со стороны выводов генератора 4, пусковой орган 5, первый вход которого подключен к вторичной обмотке дугогасящего реактора 2, а второй вход к измерительной обмотке источника контрольного тока, логический блок 6, первый вход которого подключен к выходу пускового органа 5, трансформатор тока 7, включенный последовательно с дугогасящим реактором 2 со стороны нейтрали генератора 4, фильтр низкой частоты 8, вход которого подключен к выходу фильтра токов нулевой последовательности 3 и к вторичной обмотке трансформатора тока 7, причем фильтр токов нулевой последовательности 3 и трансформатор тока 7 включены по дифференциальной схеме, избирательный орган 9, вход которого подключен к выходу фильтра низкой частоты 8, а выход к второму входу логического блока 6.

Источник контрольного тока 1 может быть выполнен на основе параметрического делителя частоты и вырабатывать ток с частотой, равной половине промышленной.

Фильтр токов нулевой последовательности 3 представляет собой типовые трансформаторы тока, соединенные в фильтр токов нулевой последовательности.

Пусковой орган 5 может быть выполнен на типовых интегральных микросхемах типа К140УД7.

Логический блок 6 может быть выполнен на типовых интегральных микросхемах типа 1533ЛА3.

Фильтр низкой частоты 8 может быть выполнен на типовых интегральных микросхемах типа К140УД7.

Избирательный орган 9 может быть выполнен на типовых интегральных микросхемах типа К140УД7.

Устройство работает следующим образом. В нормальном режиме работы генератора за счет напряжения на выходной обмотке источника контрольного тока 1 со стороны нейтрали генератора 4 протекают токи с частотой 25 Гц, определяемые собственными емкостями фаз генератора 4. При устойчивых замыканиях в обмотке статора одного из генераторов блока ток с частотой 25 Гц течет от источника контрольного тока 1 к месту замыкания как со стороны нейтрали, так и со стороны выводов, причем в поврежденном генераторе эти токи направлены встречно, а в неповрежденном генераторе имеют одинаковое направление. Указанное соотношение направлений в поврежденном и неповрежденном генераторах сохраняется для низкочастотных составляющих, которые имеют место при дуговых перемежающихся замыканиях. Так как выход фильтра токов нулевой последовательности 3 и вторичная обмотка трансформатора тока 7, установленных на выводах и в нейтрали генератора, соединены по дифференциальной схеме, то низкочастотные составляющие токов в поврежденном генераторе суммируются, а в неповрежденном генераторе вычитаются. Поэтому сигнал на выходе фильтра низкой частоты 8 у поврежденного генератора больше, чем у неповрежденного генератора.

Пусковой орган 5 фиксирует уровень и фазу гармоник с частотой, равной и ниже промышленной, и поэтому срабатывает при любом виде замыкания в одном из генераторов и подает логический сигнал на первый вход логического блока 6.

В избирательном органе 9 происходит сравнение сигнала на выходе фильтра низкой частоты 8 с заданной уставкой. В поврежденном генераторе сигнал на выходе фильтра низкой частоты 8 превышает уставку избирательного органа 9 и на второй вход логического блока 6 подается логический сигнал. При поступлении одновременно на первый и второй входы логического блока 6 логических сигналов от пускового органа 5 и избирательного органа 9 на выходе логического блока 6 формируется сигнал для отключения поврежденного генератора.

В неповрежденном генераторе сигнал на выходе фильтра низкой частоты 8 меньше уставки избирательного органа 9 и поэтому на логический блок 6 подается только один сигнал от пускового органа 5, поэтому сигнал на отключение генератора на выходе логического блока 6 не формируется.