SU1815727A1 - Device for protection of synchronous generator from short circuits in turns and asymmetric short circuits - Google Patents

Description

Изобретение относится к электротехнике, а частности к релейной защите синхронных генераторов от коротких замыканий в цепи обмотки статора.The invention relates to electrical engineering, and in particular to relay protection of synchronous generators against short circuits in the stator winding circuit.

Целью изобретения является обеспечение действия защиты во всех режимах работы генератора, в том числе при .несимметричных к.з. и вйтковых замыканиях в генератора, работающем на холостом ходу, либо работающем на сборные шины, станции большой мощности.The aim of the invention is to ensure the protection action in all operating modes of the generator, including asymmetric short-circuits. and watt faults in a generator operating at idle speed, or operating on busbars, high-power stations.

Структурная схема устройства приведена на чертеже.The block diagram of the device is shown in the drawing.

Устройство содержит трехфазную группу трансформаторов тока 1 и трехфазный трансформатор напряжения 2, установленный со стороны фазных выводов обмотки статора, фильтр 3 напряжения обратной последовательности, подключенный входом к выходу трехфазного трансформатора напряжения 2, фильтр 6 тока обратной последовательности, вход которого.подключен к выходу трехфазной группы трансформаторов тока 1, селектор 5 максимального фазного тока, вход которого подключен к выходу трехфазной группы трансформаторов тока 1, частотные фильтры 4 и 7, входы которых подключены к выходам фильтра напряжения 3 и фильтра тока 6 обратной последовательности, реле 8 направления мощности обратной последовательности, входы которого подключены к выходам частотных фильтров 4 и 7, реле 9 тока обратной последовательности, один вход которого подключен к выходу частотного фильтра 7, а второй - к селектору 5 максимального фазного тока, реле 10 напряжения обратной последовательности, вход которого подключен к выходу частотного фильтра 4, элемент 11 ИЛИ, один вход которого подключен к выходу реле тока 9, а второй - к выходу реле напряжения 10 обратной последовательности, элемент времени 12, вход которого подключен к выходу элемента 11 ИЛИ, блок 13 ЗАПРЕТ, один вход которого подключен к выходу элемента времени 12; а другой вход -к выходу реле 8 направления мощности обратной последовательности, реагирующий орган 14, вход которого подключен к выходу блока 13 ЗАПРЕТ, а выход дает сигнал на отключение защищаемого генератора от сети и гашение его поля.The device contains a three-phase group of current transformers 1 and a three-phase voltage transformer 2 installed on the side of the phase terminals of the stator winding, a negative sequence voltage filter 3 connected by the input to the output of a three-phase voltage transformer 2, a negative sequence current filter 6, the input of which is connected to the output of the three-phase group current transformers 1, selector 5 of the maximum phase current, the input of which is connected to the output of the three-phase group of current transformers 1, frequency filters 4 and 7, the inputs of which are connected to the outputs of the voltage filter 3 and the current filter 6 of the negative sequence, the relay 8 of the direction of the power of the negative sequence, inputs which are connected to the outputs of the frequency filters 4 and 7, the negative sequence current relay 9, one input of which is connected to the output of the frequency filter 7, and the second to the selector 5 of the maximum phase current, the negative sequence voltage relay 10, the input of which is connected to the output of the frequency filter o filter 4, element 11 OR, one input of which is connected to the output of the current relay 9, and the second to the output of the voltage relay 10 of the negative sequence, time element 12, the input of which is connected to the output of element 11 OR, block 13 is INHIBIT, one input of which is connected to the output of the time element 12; and the other input to the output of the relay 8 of the direction of the power of the reverse sequence, the reacting organ 14, the input of which is connected to the output of the block 13 INHIBIT, and the output gives a signal to disconnect the protected generator from the network and extinguish its field.

Устройство работает следующим образом. При возникновении несимметричногоThe device works as follows. When an asymmetrical

к.з. ео внешней сети напряжение и ток обратной последовательности на выводах генератора определяется его сопротивлением обратной последовательности. Выделенные соответственно фильтрами напряжения 3 и тока 4 обратной последовательности сигналы, через полосовые частотные фильтры, настроенные на частоту 50 Гц, подводятся к реле 8 направления мощности, реле 9 тока и реле 10 напряжения обратной последовательности. Уставки реле тока и реле напряжения выбраны таким образом, чтобы при срабатывания этих реле, ток и напряжение подведенные к реле направления мощности гарантировано превышали бы ток и напряжение необходимые для надежного выбора направления. Если в рассматриваемом режиме реле 9 тока или реле 10 напряжения срабатывают, то сигнал о срабатывании через элемент 11 ИЛИ и элемент времени 12 поступает на блок 13 ЗАПРЕТ. Однако, поскольку мощность обратной последовательности при внешнем к.з. направлена к генератору, то реле 8 направления мощности также срабатывает и через блок 13 блокирует действие защиты на отключение генератора.k.z. eo of the external network, the voltage and current of the negative sequence at the generator terminals is determined by its negative sequence resistance. The signals selected by the voltage 3 and current 4 filters respectively, through the bandpass filters tuned to a frequency of 50 Hz, are fed to the power direction relay 8, the current relay 9 and the negative sequence voltage relay 10. The settings of the current relay and voltage relay are selected so that when these relays operate, the current and voltage supplied to the power direction relay are guaranteed to exceed the current and voltage required for reliable direction selection. If, in the considered mode, the current relay 9 or the voltage relay 10 are triggered, then the signal about operation through the element 11 OR and the time element 12 is sent to the block 13 INHIBIT. However, since the power of the negative sequence at an external short-circuit. is directed to the generator, then the power direction relay 8 is also triggered and through block 13 blocks the protection action to turn off the generator.

При несимметричном к.з. или витковом замыкании в обмотке статора, защищаемого генератора направление мощности обратной последовательности противоположно рассмотренному выше. При этом реле направления мощности 8 не срабатывает и сигнал о срабатывании реле 9 тока или реле 10 напряжения через элемент 11 ИЛИ, элемент времени 12 и блок 13 ЗАПРЕТ поступает на реагирующий орган 14 и устройство защиты срабатывает на отключение генератора.With an asymmetrical short-circuit. or a turn circuit in the stator winding of the protected generator, the direction of power of the negative sequence is opposite to that discussed above. In this case, the power direction relay 8 does not work and the signal about the operation of the current relay 9 or voltage relay 10 through the element 11 OR, the time element 12 and the block 13 INHIBIT goes to the reacting body 14 and the protection device is triggered to turn off the generator.

Если генератор в момент повреждения в обмотке статора находился на холостом ходу, то отсутствует ток обратной последовательности со стороны фазных выводов обмотки. При этом не срабатывает реле тока 8 направления мощности, но срабатывание защиты обеспечивается срабатыванием реле напряжения 10. Если генератор в момент повреждения в обмотке работал на шины мощной станции, то мало напряжение обратной последовательности на фазных выводах обмотки. При этом не срабатывает реле 10 напряжения и реле 8 направления мощности, но срабатывание защиты на отключение обеспечивается срабатыванием реле тока 9 обратной последовательности.If the generator at the time of damage in the stator winding was idling, then there is no negative sequence current from the side of the phase terminals of the winding. In this case, the current relay 8 of the power direction does not work, but the protection operation is ensured by the operation of the voltage relay 10. If the generator at the moment of damage in the winding worked on the buses of a powerful station, then there is little negative sequence voltage at the phase terminals of the winding. In this case, the voltage relay 10 and the power direction relay 8 do not work, but the trip protection operation is ensured by the operation of the current relay 9 of the reverse sequence.

При внешних трехфазных к.з., сопровождающихся большими токами, трансформаторы тока могут работать со значительными погрешностями, что приводит к появлению небаланса в фильтре тока обратной последовательности и возможному срабатыванию реле тока 9. Поскольку напряжение обратной последовательности при этом отсутствует и реле направления мощности 8 не срабатывает возможна излишняя работа защиты на отключение гене5 ратора. Чтобы этого не произошло предусмотрено торможение реле тока 9 от максимального тока фаз, выделяемого селектором максимального тока 5. Торможение повышает уставку срабатывания реле тока, предотвращая его срабатывание под действием тока небаланса.With external three-phase short-circuits, accompanied by large currents, current transformers can operate with significant errors, which leads to an imbalance in the negative sequence current filter and the possible operation of the current relay 9. Since there is no negative sequence voltage in this case and the power direction relay 8 is not triggered possible excessive work of protection to turn off the generator. To prevent this from happening, the current relay 9 is decelerated from the maximum phase current allocated by the overcurrent selector 5. Braking increases the pickup setting of the current relay, preventing it from being triggered by the unbalance current.

Элемент времени 12 необходим для обеспечения опережающего появления блокирующего сигнала от реле направления мощности 8 по отношению к сигналу на отключение от реле тока 9 и реле напряжения Ю.The time element 12 is necessary to ensure the advance appearance of the blocking signal from the power direction relay 8 in relation to the signal to disconnect from the current relay 9 and the voltage relay Yu.

Фильтр напряжения 3 обратной последовательности и фильтр тока 6 обратной последовательности, элемент времени 12 и блок 13 ЗАПРЕТ выполнены по известным Схемам приведенным в [3]. Частотные фильтры 4 и 7 выполнены как полосовые аналоговые фильтры второго порядка. Селектор максимального тока фаз представляет собой трехфазный выпрямительный мост. Реле направления мощности 8 обратной последовательности, реле токе 9 обратной последовательности, реле напряжения 10 обратной последовательности и реагирующий орган 14 выполнены по схемам, приведенным в [4].Voltage filter 3 negative sequence and current filter 6 negative sequence, time element 12 and block 13 INHIBIT are made according to the well-known Schemes given in [3]. The frequency filters 4 and 7 are designed as second-order bandpass analog filters. The phase overcurrent selector is a three-phase rectifier bridge. The relay of the direction of the power 8 of the negative sequence, the relay of the current 9 of the negative sequence, the voltage relay of 10 of the negative sequence and the responding body 14 are made according to the schemes given in [4].

Предлагаемая защита может использоваться как основная на генераторах небольшой мощности, не имеющих параллельных ветвей обмотки статора и трансформаторов тока со стороны выводов нейтрали, а также как дополнительная быстродействующая защита на мощных генераторах.The offered protection can be used as the main one on low-power generators that do not have parallel branches of the stator winding and current transformers on the side of the neutral terminals, as well as an additional high-speed protection on powerful generators.

Claims (1)

Формула изобретенияClaim Устройство для защиты синхронного генератора от витковых и несимметричных коротких замыканий в обмотке статора, содержащее трехфазную группу трансформаторов тока и трехфазный трансформатор напряжения, предназначенные для установки со стороны фазных выводов обмотки статора, вторичные обмотки которых подключены ко входам соответственно фильтра тока обратной последовательности и фильтра напряжения обратной последовательности, выходы которых через первый и второй частотные фильтры подключены к входам реле направления мощности, элемент времени, блок Запрет и реагирующий орган, отличающееся тем, что, с целью обеспечения действия защиты при несимметричных повреждениях в генераторе, работающем на холостом ходу, либо работающем на сборные шины станции большой мощности, дополнительно введены селектор максимального фазного тока, реле тока обратной последовательности с торможением от максимального фазного тока, реле напряжения обратной последовательности и элемент ИЛИ, причем селектор максимального тока своими входами подключен в цепь вторичных обмоток трехфазной группы трансформаторов тока, а выходом - к первому входу реле тока обратной последовательности, второй вход которого подключен к выходу первого частотного фильтра, вход реле напряжения обратной последовательности подключен к выходу второго частотного фильтра, выходы реле тока и напряжения обратной последовательности через элемент ИЛИ и элемент времени подключены к первому входу блока Запрет, второй вход которого подключен к выходу реле направления мощности, а выход блока Запрет подключен к входу реагирующего органа, на выходе которого формируется сигнал на отключение защищаемого генератора и гашения его поля.A device for protecting a synchronous generator from turn and asymmetrical short circuits in the stator winding, containing a three-phase group of current transformers and a three-phase voltage transformer, intended for installation on the side of the phase terminals of the stator winding, the secondary windings of which are connected to the inputs of the negative sequence current filter and the reverse voltage filter, respectively sequences, the outputs of which are connected through the first and second frequency filters to the inputs of the power direction relay, a time element, a Prohibition block and a reacting body, characterized in that, in order to ensure the protection action in case of asymmetrical faults in a generator operating at idle speed, or operating on busbars of a high-power station, a selector for the maximum phase current, a reverse sequence current relay with braking from the maximum phase current, a negative sequence voltage relay and an OR element are additionally introduced, and the selector is maximum about the current by its inputs is connected to the secondary winding circuit of the three-phase group of current transformers, and the output to the first input of the reverse sequence current relay, the second input of which is connected to the output of the first frequency filter, the input of the reverse sequence voltage relay is connected to the output of the second frequency filter, the outputs of the current relay and the negative sequence voltage through the OR element and the time element are connected to the first input of the Inhibit block, the second input of which is connected to the output of the power direction relay, and the output of the Inhibit block is connected to the input of the reacting organ, at the output of which a signal is generated to turn off the protected generator and to extinguish its field ...