устройство для защиты генератора от замыкания на землю

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ГЕНЕРАТОРА ОТ ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ с первичными фазными токопроводами между генератором и сборными шинами, содержащее трансформатор тока нулевой последовательности, к вторичной обмотке которого подключено реле, отличающееся тем, что первичные обмотки трансформатора тока нулевой последовательности имеют клеммы для подключения параллельно первичным фазным токопроводам на участке l, равном 1 < l < 5 м.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в схемах защиты от замыканий на землю генераторов, работающих на сборные шины.

Известно, что отечественные генераторы с 50-х годов работают в режиме изолированной нейтрали или заземленной через дугогасящий реактор. В связи с этим принципы выполнения защит генераторов, работающих на сборные шины у нас и за рубежом различны. За рубежом, где нейтраль генератора заземляется через резистор, при замыкании на землю через место повреждения протекают большие токи. Защита от этого вида повреждений имеет большие токи срабатывания, более 100-200 А.

У нас токи повреждения в месте замыкания на землю при работе с изолированной нейтралью невелики и согласно ПУЭ уставка защиты не должна превышать 5 А.

Известно устройство для защиты от замыканий на землю, основанное на использовании фазных трансформаторов тока, соединенных по схеме фильтра токов нулевой последовательности и токовые реле [1]. При таком выполнении схемы вторичные обмотки всех трансформаторов тока соединяются параллельно и включаются на обмотку реле. В связи с возможной неидентичностью характеристик трансформаторов тока эти схемы характеризуются большими величинами ЭДС небаланса, которые не позволяют обеспечить необходимую чувствительность защиты генератора (в соответствии с ПУЭ-5 А).

Наиболее близким по технической сущности является выполнение защиты от замыканий на землю на основе трансформаторов тока нулевой последовательности кабельного и шинного типов ТНП и ТНП-Ш с подмагничиванием, в которых первичные цепи выполнены максимально сближенными и проходящими через окно магнитопровода из ферромагнитного материала, на котором помещена вторичная обмотка трансформатора. Первичные цепи трансформатора включаются в рассечку первичного токопровода и рассчитаны на номинальный ток генератора [2].

Целью изобретения является уменьшение материалоемкости трансформатора тока нулевой последовательности и упрощения его конструкции.

Достигается это тем, что в устройстве, содержащем первичные фазные токопроводы, трансформатор тока нулевой последовательносмти и токовое реле, первичные цепи трансформатора присоединены пофазно параллельно первичным токопроводам на расстоянии l, равном 1 < l < 5 м.

Предлагаемая защита отличается от существующей тем, что трансформатор тока нулевой последовательности (ТТНП) не включается в первичную цепь генератора и поэтому по его первичным цепям не протекают номинальные токи генератора. При включении его параллельно первичным токопроводам величина тока, протекающего по первичным цепям трансформатора, обратно пропорциональна сопротивлению его первичных цепей и определяется отношением сопротивлений основных токопроводов генератора на данном отрезке и подключенных к ним первичных цепей трансформатора. При горизонтальном расположении токопровода предлагается расположение трансформатора под средним токопроводом, что обеспечит симметричное его подключение.

На чертеже представлено предлагаемое устройство.

Оно имеет фазные токопроводы 1, трансформатор тока нулевой последовательности 2, первичные цепи ТТНП 3, токовое реле 4. При присоединении трансформатора необходимо обеспечить примерно одинаковые длины участков токопроводов, используемых как шунты, принимаемые равными 1-5 м, а также примерно одинаковые длины первичных цепей трансформаторов. Эти условия необходимы для обеспечения примерно одинакового ответвления токов в три фазы трансформатора и создания минимального ЭДС и токов небаланса на выходе вторичной обмотки, к которой подключено токовое реле. ЭДС и токи небаланса могут быть также снижены путем применения специальных известных устройств компенсации, а также применением экранов как внутри магнитопровода (от пространственной несимметрии первичных токов), так и снаружи магнитопроводов (от влияния внешних магнитных полей).

Поскольку величина тока, протекающего по первичным цепям трансформатора, невелика по сравнению с первичным током генератора (может быть принята, примерно 100-200 А при первичном токе генератора 5000-7000 А, что составляет минимально до 1/70 первичного тока), также совсем мала ответвляющая в первичную цепь трансформатора при замыкании на землю генератора величина тока нулевой последовательности (при принятой по ПУЭ уставке по первичному току в 5 А в первичной цепи трансформатора может протекать ток 5/70 = 0,071 А). Поэтому для защиты должно быть выбрано реле с повышенной чувствительностью при соответствующих выбранных параметрах трансформатора (чувствительность защиты проверяется по первичному току нулевой последовательности трансформатора).

В целях обеспечения изоляционных свойств трансформатора его первичные цепи могут быть выполнены отрезком трехфазного кабеля на напряжение, соответствующее напряжению генератора. В месте прохождения кабеля через окно трансформатора его изоляция, кроме фазной изоляции, содержит общую изоляционную оболочку. Применение трехжильного кабеля, когда три фазы сведены максимально друг к другу, также способствует уменьшению ЭДС небаланса от пространственной несимметрии первичных токов.

Новизна изобретения определяется использованием новых связей известных трансформаторов тока нулевой последовательности, что в известной технической литературе не встречалось.

В настоящее время в связи с прекращением выпуска трансформаторов тока нулевой последовательности кабельного типа (ТНП) и шинного типа (ТНП-Ш) у нас в стране практически нет приемлемого выполнения защиты от замыканий на землю генераторов, работающих на сборные шины. Разработанная ВНИИЭ дифференциальная защита нулевой последовательности с использованием третьей гармоники не находит широкого распространения в связи со сложностью выполнения.

Предлагаемое выполнение защиты позволяет достаточно просто осуществить такую защиту, использовав трансформатор значительно менее материалоемкий, чем ранее применявшиеся для данной цепи ТНП и ТНП-Ш. При этом достигается значительная технико-экономическая эффективность за счет упрощения конструкции трансформатора, его материалоемкости, а также повышения простоты и надежности эксплуатации защиты.