устройство для защиты энергоблоков генератор-трансформатор электростанции от коротких замыканий на стороне высокого напряжения

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭНЕРГОБЛОКОВ ГЕНЕРАТОР-ТРАНСФОРМАТОР ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ ОТ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ НА СТОРОНЕ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее первую схему И, к одному входу которой через первую схему НЕ подключен выход органа тока нулевой последовательности, к второму входу подключен выход органа напряжения нулевой последовательности, к третьему входу подключены выходы токовых защит нулевой последовательности других энергоблоков электростанции, выход первой схемы И через первый орган выдержки времени соединен с исполнительным блоком, отличающееся тем, что в состав устройства дополнительно введены вторая и третья схемы НЕ, вторая схема И, второй орган выдержки времени и RS-триггер, к первому входу второй схемы И подключены выходы защит других энергоблоков электростанции, к второму входу второй схемы И через вторую схему НЕ подключен выход органа напряжения нулевой последовательности, выход второй схемы И через второй орган выдержки времени соединен с S-входом RS-триггера, R-вход которого подключен к кнопке съема сигнализации, а выход триггера соединен с цепями сигнализации неисправности и через третью схему НЕ с дополнительным четвертым входом первой схемы И.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите, и предназначено для использования в устройствах защиты энергоблоков генератор-трансформатор электростанции для действия на отключение при возникновении коротких замыканий (КЗ) на землю на стороне высокого напряжения (ВН).

При эксплуатации на электростанциях с ВН 110-220 кВ энергоблоки генератор-трансформатор могут работать как с заземленной, так и с незаземленной нейтралью обмотки ВН трансформатора энергоблока.

Для защиты энергоблоков, работающих с заземленной нейтралью, от КЗ на землю на стороне ВН в отечественной практике широко используется токовая защита нулевой последовательности (ТЗНП), включаемая на ток в нейтрали трансформатора энергоблока. Если же нейтраль энергоблока не заземлена, то ток в ней отсутствует и ТЗНП, реагирующая на ток в нейтрали, оказывается неработоспособной, что делает необходимым применение других дополнительных устройств релейной защиты. При этом защита энергоблока с незаземленной нейтралью должна срабатывать быстрее, чем защита блока с заземленной нейтралью.

Для первоочередного отключения энергоблока с незаземленной нейтралью используется ТЗНП, реагирующая на сумму токов в заземленных нейтралях других энергоблоков, с пуском ее от органа тока защиты обратной последовательности при отсутствии тока в нейтрали данного блока. Указанная защита, срабатывая, воздействует на отключение энергоблока с незаземленной нейтралью от сети ВН и на заземление его нейтрали. Но при возникновении КЗ на токопроводе, соединяющем трансформатор энергоблока с выключателем на стороне ВН, срабатывание ТЗНП, реагирующей на сумму токов, не приводит к устранению аварийного режима. В то же время защита возвращается, т. к. в нейтрали блока появляется ток. Однако при этом начнет работать ТЗНП, реагирующая на ток нейтрали энергоблока, и после набора выдержки времени она подействует на полное отключение энергоблока. Таким образом, отключение рассмотренного повреждения происходит с дополнительным замедлением, что является существенным недостатком данной защиты.

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности и принятым за прототип является защита по напряжению нулевой последовательности (НЗНП), содержащая схему И, к одному входу которой через схему НЕ подключен выход органа тока нулевой последовательности, ко второму входу - выход органа напряжения нулевой последовательности, к третьему входу - выходы ТЗНП других энергоблоков электростанции. Выход схемы И через орган выдержки времени (ОВВ) соединен с исполнительным блоком защиты. Для срабатывания НЗНП требуется срабатывание органа напряжения защищаемого энергоблока, отсутствие срабатывания органа напряжения защищаемого энергоблока, а также срабатывание ТЗНП других энергоблоков. Таким образом, для функционирования устройства-прототипа НЗНП каждого из энергоблоков электростанции должна быть связана с ТЗНП всех остальных энергоблоков. Вследствие этого цепи пуска НЗНП от ТЗНП оказываются очень разветвленными и протяженными, что повышает вероятность их повреждения и возможность ложного поступления пускового сигнала от ТЗНП. Последнее может привести к излишнему срабатыванию НЗНП при возникновении удаленного КЗ на землю вне зоны действия НЗНП.

По сравнению с прототипом предложенное устройство дополнено узлом, фиксирующим появление ложных сигналов срабатывания ТЗНП соседних энергоблоков, а алгоритм формирования логической частью устройства сигнала на отключение энергоблока дополнен четвертым условием: отсутствием срабатывания узла, выявляющего поступление ложных сигналов от ТЗНП соседних энергоблоков.

Сущность изобретения заключается в выявлении ложного пускового сигнала от ТЗНП соседних энергоблоков по факту того, что указанный пусковой сигнал поступает значительно ранее появления сигнала срабатывания органа напряжения. Для этого в устройстве, содержащем схему И, первый вход которой соединен через схему НЕ с выходом органа тока ТЗНП своего энергоблока, второй - с выходом органа напряжения НЗНП, третий с выходами ТЗНП соседних энергоблоков электростанции, предусмотрена вторая схема И, первый вход которой соединен с выходами ТЗНП соседних энергоблоков электростанции, второй - через вторую схему НЕ с выходом органа напряжения НЗНП. Выход схемы И через второй орган выдержки времени, R-S-триггер и третью схему НЕ соединен с четвертым входом первой схемы И. Выход первой схемы И соединен через первый орган выдержки времени с исполнительным блоком, действующим на отключение энергоблока.

На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2, 3 - временные диаграммы, поясняющие функционирование устройства.

Устройство содержит орган тока 1 ТЗНП защищаемого энергоблока; орган 2 напряжения НЗНП; первую схему НЕ 3, первую схему И 4, первый орган 5 выдержки времени, исполнительный блок 6, вторую схему НЕ 7, вторую схему И 8, второй орган 9 выдержки времени, RS-триггер, третью схему НЕ 11, U₁, . . . , U₁₁ - сигналы на выходах элементов 1 - 11 структурной схемы, соответственно; U_n - сигнал пуска НЗНП от ТЗНП соседних энергоблоков.

Как видно из фиг. 1, выход органа тока ТЗНП защищаемого энергоблока соединен с входом схемы НЕ 3, выход которой соединен с первым входом схемы И 4. Выход органа напряжения 2 соединен с вторым входом схемы И 4 и с входом схемы НЕ 7. На третий вход схемы И 4 и первый вход схемы И 8 подводится внешний сигнал от ТЗНП соседних блоков. Второй вход схемы И 8 соединен с выходом второй схемы НЕ 7. Выход схемы И 8 соединен с входом второго органа 9 выдержки времени, выход которого соединен с входом триггера 10. На вход R-триггера подается сигнал от кнопки съема сигнализации. Выход триггера 10 соединен с входом третьей схемы НЕ 11, выход которой соединен с четвертым входом И 4. Выход схемы И 4 соединен с входом органа 5 выдержки времени, выход которого соединен с входом исполнительного органа 6.

Устройство защиты работает следующим образом.

При работе энергоблока с незаземленной нейтралью и возникновении КЗ на землю на стороне ВН (см. фиг. 2) срабатывает орган напряжения 2 НЗНП и подает логический сигнал "1" на второй вход схемы И 4 и на вход схемы НЕ 7. Орган тока 1 ТЗНП данного энергоблока не работает по причине разземленной нейтрали, в результате чего с выхода инвертора 3 на первый вход схемы И 4 поступает логический сигнал "1". При срабатывании в момент t₂ ТЗНП энергоблоков электростанции, имеющих заземленную нейтраль, на третий вход схемы И 4 и на второй вход схемы И 8 поступает логический сигнал "1". Состояние схемы И 4 определяется сигналом на ее четвертом входе. Логическая схема И 8 не работает, так как на ее второй вход при срабатывании органа 2 напряжения с выхода схемы НЕ 7 поступает блокирующий логический сигнал "0", в результате чего на выходах схемы И 8, органа 9 выдержки времени, триггера 10 и входе схемы НЕ 11 также присутствует логический сигнал "0", а с выхода схемы НЕ 11 на четвертый вход схемы И 4 поступает логический сигнал 1. Схема И 4 срабатывает и запускает орган выдержки времени 5, после срабатывания которого в момент t₃ исполнительный орган 6 формирует сигнал на отключение энергоблока.

При появлении в цепях приема сигнала ТЗНП от других энергоблоков ложного сигнала пуска (см. фиг. 3) ввиду отсутствия срабатывания органа напряжения 2 НЗНП в момент t₁ на первый и второй входы схемы И 8 поступают логические сигналы "1". На выходе схемы И 8 появляется логический сигнал "1", который запускает орган 9 выдержки времени, предусмотренный для отстройки от максимально возможной разновременности появления сигнала срабатывания органа напряжения 2 НЗНП и пускового сигнала ТЗНП соседних энергоблоков при КЗ на землю на стороне ВН. После срабатывания органа 9 выдержки времени в момент t₂ сигнал срабатывания запоминается триггером 10, инвертируется элементом НЕ 11, с выхода которого на четвертый вход логической схемы И 4 поступает блокирующий сигнал 0. В результате чего при возникновении в момент t₃ условий для срабатывания органа напряжения 2 НЗНП при удаленных КЗ на землю, когда на первых трех входах схемы И 4 присутствуют логические сигналы "1" срабатывание ее блокируется сигналом "0" на ее четвертом входе. При этом с выхода триггера 10 поступает сигнал о неисправности в цепях НЗНП.

Как показали проведенные расчеты, использование предлагаемого режима позволяет уменьшить интенсивность излишних срабатываний НЗНП более чем на порядок. Достигнутое дает возможность существенно уменьшить ущерб, обуславливаемый ненадежностью защиты.

В соответствии с настоящим техническим решением ВНИИРом разработано устройство защиты, входящее в состав шкафа защит типа ШЭ1104 энергоблоков генератор-трансформатор (тема 02.268-90). (56) Вавин В. Н. Релейная защита блоков турбогенератор-трансформатор. М. : Энергоатомиздат, 1982, с. 42-43.

Руководящие указания по релейной защите. Выпуск 5, 1963, с. 36-39.