SE430451B - Kortslutningsskyddsanordning for ett internt net med hog effekt - Google Patents

Description

l5 20 25 30 35 40 7802580-6 z. inom några mikrosekunder och därigenom inkopplas resistansen 4.._._'.______.._ 'E . såsom last i sekundärkretsen. Genom den ohmska lastens inkoppling i sekundärkretsen blir transformatorns effektiva resistans stor och på primärsidan uppkommer ett stort spän- L ningsfall, som begränsar den till kortslutningspunkten fly- tande strömmen i det närmaste till märkströmmen beroende på vald dimensionering. Eftersom denna begränsade ström genom resistansens inkoppling i det närmaste är lika med märk- I strömmen, ökas kortslutningsströmmen i den störda samlings- skenan icke alls eller endast obetydligt.

Eftersom emellertid först efter ca 500 msec transfor- matorn åter kortslutes sekundärsidigt, har generatorernas | polhjulsvinkel i det störda samlingsskenesystemet samt gene- ratorernas polhjulsvinkel i det icke störda samlingsskene- systemet gått isär så pass mycket att ett upptagande av synkrondrift efter kortslutningens frånkoppling icke är möjlig; Samlingsskenorna måste efter minskning av kortslut- ningsströmmen före den sekundära snabbrytarens tändning förbli isärkopplade från varandra genom utlösning av en samlingsskenefrânskiljare.

Vid landnät är det i och för sig känt att för begräns- ning av kortslutningströmmar anordna drosselspolar antingen -i förbrukaravgreningarna, såsom gruppreaktanser i tilled- ¿ ningar eller vid stora kortslutningseffekter i samlings- skenorna med överbryggningsströmställare. Dylika anord- i ningar beskrives i “Handbuch für Planung, Konstruktion und Montage von Schaltanlagen" av A Hoppner/BBC, tredje upplaga 5 1964, sida 338 ff speciellt sida 341.

Uppfinningen har således fått till uppgift att förbättra en anläggning av det ovan beskrivna slaget på sådant sätt att kopplingsdonens gränseffekter ej överskrides och att en fortsatt synkron gång av generatorna säkerställas. .

Denna uppgift löses medelst de i patentkravets l känne- tecknande del angivna medlen. Vidare utvecklingar av upp- finningen kännetecknas i underkraven.

Den speciella fördelen med anordningen enligt uppfinningen består i att den störda generatorgruppen efter kortslutningens frånkoppling genast återupptar synkrondriften tillsammans å med den icke störda generatorgruppen. Någon frånkoppling av det störda systemet genom frånskiljning av samlingsskenorna 10 15 20 25 30 35 40 a veozssn-6 sinsemellan och någon erforderlig samsynkroniseïing behövs således ej. Strömtransformatorerna får betydligt mindre dimensioner så att de kan användas utrymmesbesparande och ekonomiskt och trots detta säkerställer optimalt kortslut- ningsskydd.

På bifogade ritning visas ett utföringsexempel enligt uppfinningen.

En försörjningsanläggning antas bestå av två eller flera försörjningssystem som köres i parallell drift. I utföringsexemplet har återgivits tre system Syl, Sy2 och Sy3. Systemen är inbördes lika uppbyggda varför endast det första systemet beskrives.

Två generatorer Gl.l och Gl.2 matar samlingsskenan Bl, från vilken medelst avgångspilar âtergivna förbrukare V l försörjes bl.a. även stora induktiva förbrukare såsom exempelvis asynkronmotorer. Försörjningssystemet Syl är dimensionerat för en effekt under gränseffekten .på sådant sätt, att effektbrytarnas Sl.l/Sl.2/Sl.3 märkfrånskiljningsförmåga icke överskrides.

Samlingsskenan Bl är via en kopplingsbrytare Sl.3, vilken är seriekopplad med strömtransformatorn Tl, förbunden med samlingsskenan B2. Den sistnämnda är i sin tur via kopplingsströmställaren S2.3, som är seriekopplad med ström- transformatorn T2, förbunden med samlingsskenan B3. Försörj- ningssystemen arbetar parallellt. iill- och frånkopplingen av strömgeneratorer och -förbrukare i normaldrift är säker- ställda.

De båda kortslutningsskyddsanordningarna Kl och K2 är också inbördes likadant uppbyggda, varför endast kortslutnings- skyddsanordningen Kl beskrives närmare. I samlingsskenorna är strömtransformatorns Tl primärlindning anordnad. Sekundär- lindningen är förbunden med en trefasbryggkoppling nl.

Sekundärströmmen, motsvarande utväxlingsförhâllandet mindre än prbnärströmmen, omvandlas medelst brygglikriktaren nl till likström och tillföres en elektronisk snabbströmställare Sl. Parallellt med strömställaren Sl sitter delresistanser Rl.2. Strömställarens Sl anod är förbunden med en tyristors Thl anod, vars katod är ansluten till motståndens uttag Al.

I likströmskretsen mätes strömvärdet medelst en likströms- transformator Wl och en övervakningsanordning Ü. Det uppmätta 10 15 20 25 30 35 7802580-6 4_ strömvärdet motsvarar den på kortslutningsskyddsanordningens primärsida flytande stömmen, d v s det uppmätta signalvärdet är proportionellt mot strömmen i samlingsskenorna. = Det må antagas att försörjningssystemen Syl och Sy2 arbetar ostörda i parallell drift. Systemet Sy3 antages vara frånskilt medelst brytaren S2.3;via samlingsskenorna Bl och B2 försörjes förbrukarna Vl och V2 genom generatorerna Gl.l, Gl.2, G2.l och G2.2.

I kortslutningsskyddsanordningen Kl är den elektroniska brytaren Sl tänd och överbryggar delresistanserna Rl.l och Rl.2. Tyristorn Thl är släckt¿ Strömtransformatorn Tl arbetar utan last, spänningsfallet före och efter transformatorn är litet.

Strömtransformatorn Tl har av rationaliseringsskäl di- mensionerats effektsmässigt så liten som möjligt. Det är emellertid säkerställt att under utnyttjande av mättningen summan av kortslutningsströmmen hos den störda systemgruppen och av strömmen över den mättade transformatorn Tl stannar under gränskortslutningsströmmen för den störda system- gruppen.

I försörjningssystemet Syl antages - som inritat - upp- komma en förbrukarkortslutning. I så fall flyter icke endast inuti det störda systemet Syl höga utjämningsströmmar utan även från det ostörda systemet Sy2 skulle utan kortslutnings- skyddsanordningen Kl stora utjämningsströmmar flyta i riktning mot kortslutningsstället. Genom denna extra belastning skulle det störda systemet Syl termiskt och mekaniskt överbe- lastas avsevärt så att skador skulle uppkomma, f Skyddskopplingen avger emellertid vid uppkomande kortslutning och när ett inställt gränsvärde uppnås en släcksignal i övervakningsanordningen 3 för den elektroniska brytaren Sl och därigenom inkopplas de ohmska delmotstånden Rl.l och Rl.2. Genom inkoppling av detta aktiva motstånd uppkommer vid strömtransformatorn Tl ett högt spänningsfall, som så mycket begränsar den genom transformatorn flytande strömmen, att summan av kortslutningsströmmarna{ bestående av det störda systemets Syl ström och den över transformatorn Tl flytande strömmen, stannar under gränsströmmen. I och med detta undgâr det störda systemet i det närmaste helt extra ; l0 15 20 25 30 35 40 5- 7802580-6 utjämningsströmmar från det störda systemet under det subtransienta förloppet.

En kortslutning förorsakar stora elektriska och meka- niska belastningsstötar. Dessa kommer att vara högre vid generatorerna som direkt matar kortslutningen än de belast- ningsstötar som dämpas genom de inkopplade resistanserna: Således kommer de direkt i kortslutningsförloppet deltagande strömgeneratorernas lastvinklar icke att löpa isär under utjämningsförloppen varigenom en fortsatt synkron gång skulle äventyras.

För att förhindra ett dylikt drifttillstånd avger över- vakningsanordningen medelst ett tidsorgan en signal, så att efter upphörande av de subtransienta förloppen och efter upphörande av de av de motoriska förbrukarna levererade extra strömmarna de ohmska motstånden urkopplas.

Resistansernas dimensionering säkerställer att de kortslutningen direkt matande generatorernas momentbelastning är approximativt densamma som momentbelastningen av de generatorer, som via de inkopplade resistanserna matar kortslutningen.

Såsom ytterligare en möjlighet föreslås att för ytterligare dämpning under de transienta förloppen först bortkopplas en delresistans. Den av tidsorganet avgivna signalen tillföres tyristorn Thl såsom tändsignal, så att endast delresistansen Rl.l förblir i kretsen i serie med tyristorn Thl. Därvid har på grund av ovannämnda belastningslikhet även här de ohmska motståndens dimensionering beaktats.

Innan genom tändning av den elektroniska brytaren Sl delresistanserna respektive den i kretsen kvarvarande del- resistansen överbryggas, så att synkron drift kan upptagas, måste först strömgränsvärdet övergående och tidsberoende ökas eller strömgränsvärdesgivaren spärras.

Eftersom på grund av större relativa avvikelser av lastvinklarna från varandra även större utjämningsförlopp kan uppkomma mellan systemen Syl och Sy2 är det under tiden för dessa utjämningsförlopp till dess att generatorerna åter är i fas icke önskvärt med en frånkopplingssignal från strömsgränsvärdesgivaren. Strömgränsvärdet friges åter tidsberoende. Har till dess generatorerna icke kommit i fas, eftersom genom eventuella oförutsedda faktorer, t ex vid 10 15 7802580-6 6- drivmaskineriet eller i magnetiseringskretsen, lastvink- larnas inbördes relativa läge icke tillåter fortsatt synkron gång, mätes de föreliggande strömpendlingarna av gränsvärdes- givaren, och när strömgränsvärdet uppnås, släckes den elektro- niska brytaren Sl. De båda delresistanserna Rl.l och Rl.2 dämpar utjämningsförloppen till dess att övervakningsanordningen medelst en strömproportionell signal signalerar att utjämningsför- loppen avklingat så mycket att utan risk för anläggnings- delar en frånskiljning av de pendlande generatorgrupperna kan ske medelst en samlingsskenekopplingsbrytare Sl.3. 7 Såsom redan antytts är det givetvis möjligt att koppla flera försörjningssystem eller även förbrukargrupper under avsevärd ökning av effektområdet medelst kortslutningsskydds- anordningen. Därvid styres-kortslutningsanordningarna på sådant sätt att en selektiv överbryggning av de ohmska resi- stanserna kan ske i riktning från kortslutningspunkten.

Denna åtgärd skulle även vid avsevärt utvidgade effektomrâden säkerställa en fortsatt synkron gång av försörjningssystemen.

Claims (8)

10 15 20 25 30 7802580-6 PATENTKRAV

1. Kortslutningsskyddsanordning för ett internt nät med hög effekt, varvid flera till grupper sammanfattade generatorer matar en samlingsskena, till vilken förbrukare är anslutna och i vilken mellan grupperna är inkopplad en strömtransformators primärlindning, medan i ströntransfor- matorns sekundärkrets är anordnad en resistans, parallell- kopplad med en elektronisk snabbrytare (S l), vilken vid överskridande av en gränsström inkopplar resistansen (R 1) i nämnda krets, k ä n n e t e c k n a d därav, att den elektroniska snabbrytaren (S 1) efter avklingande av det subtransienta förloppet och de av motoriska förbrukare (V 1) avgivna strömmarna helt eller delvis överbryggar den av flera delresistanser (R l.l, R 1.2) bestående resistan- sen, varvid tänd- och släcksignaler för den elektroniska snabbrytaren (S 1) avges av en övervakningsanordning (Ü).

2. Kortslutningsskyddsanordning enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d därav, att den elektroniska snabb- brytaren (S 1) består av en delresistanserna överbryggande snabbrytare (S 1.1) och en eller flera tyristorer (Th 1) (R 1.2).

3. Kortslutningsskyddsanordning enligt krav 2, som överbryggar en del av delresistanserna k ä n n e t e c k n a d därav, att efter avklingat sub- transient förlopp den elektroniska snabbrytaren (S l.l) förblir släckt, medan tyristorn (Th 1) tändes och är serie- kopplad med en av delresistanserna (R l.l).

4. Kortslutningsskyddsanordning enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d genom en sådan dimensionering av delresistanserna (R l.l, R 1.2) att de kortslutningen direkt matande generatorernas (G l.l, G 1.2) vridmomentsbelast- ning är i det närmaste lika med de generatorers (G 2.1, G 2.2, G 3.1, G 3.2) vridmmentsbelastning, vilka via del- resistanserna (R 1.1, R 1.2) matar kortslutningen. 78,025 80- 6 10 15 20 B

5. Kortslutningsskyddsanordning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d därav, att efter överbryggande av delresistanserna (R l.l, R 1.2) genom tändning av den elektroniska snabbrytaren (S l.l) strömgränsvärdet över- gående höjes i beroende av en tidssignal.

6. Kortslutningsskyddsanordning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d därav, att efter överbryggande av delresistanserna (R l.l, R 1.2) genom tändning av den elektroniska snabbrytaren (S l.l) strömgränsvärdet över-. gående spärras i beroende av en tidssignal.

7. Kortslutningsskyddsanordning enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d därav, att efter kortslutningen och efter tändning av den elektroniska snabbrytaren (S l.l) uppträdande strömpendlingar mätes av övervakningsanord- ningen (Ü) samt att vid strömgränsvärdets uppnående och utgång av en tidssignal en släcksignal för den elektroniska snabbrytaren (S l.l) friges och resistansen (R l.l, R 1.2) inkopplas för strömdämpning.

8. Kortslutningsskyddsanordning enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d därav, att efter strömdämpningen övervakningsanordningen (Ü) avger en mot det avklingade strömvärdet proportionell signal för frånskiljning av de pendlande generatorgrupperna.