CZ284685B6 - Zapojení zemního spojení statoru u trojfázových strojů - Google Patents

Abstract

Uzemnění statoru je ke svorkám trojfázového stroje (1), kterým je například synchronní generátor, připojen trojfázový transformátor (2). Tento trojfázový transformátor (2) musí mít k přenosu nulového napětí při zemním spojení volné magnetické jho. Primární vinutí trojfázového transformátoru (2) je zapojeno do hvězdy, přičemž nulový bod je uzemněn. Sekundární vinutí trojfázového transformátoru (2) je zapojeno do otevřeného trojúhelníku a je k němu připojen odpor (4), který může být ukončen v sérii zapojeným spínačem (5). K uzemněnému nulovému bodu trojfázového stroje (1) je připojen měřící transformátor (6) napětí. Sekundární vinutí tohoto měřícího transformátoru (6) napětí a sekundární vinutí trojfázového transformátoru (2) zapojené do otevřeného trojúhelníka jsou připojeny k zemnícímu relé (7), které podle velikosti a polohy fáze třetí harmonické v napětích v těchto vinutích zachycuje zemní spojení trojfázového stroje (1). ŕ

Description

Zapojení zemního spojení statoru u troj fázových strojů

Oblast techniky

Vynález se týká zapojení zemního spojení statoru u trojfázových strojů, zvláště u synchronních generátorů.

Dosavadní stav techniky

Zařízení pro zemní spojení statoru jsou již známá.

Obvyklé provedení využívá transformátor, připojený na svorku stroje, k vytvoření umělého napěťového prokluzu. Toto se zpravidla docílí nestejným připojením transformátoru k jednotlivým fázím.

Je také známo vytvoření potenciálového spojení nulového bodu stroje vzhledem k zemi napětím, vloženým na primární stranu nulového bodu trojfázového transformátoru, připojeného na svorku stroje.

Naproti tomu je z AT-PS 326 206 známé blokové zapojení zařízení na ochranu vinutí statoru synchronních generátorů proti zemnímu spojení, které využívá přibližně lineární odpor mezi vinutím statoru a zemí. Tento odpor může být připojen na nulový bod nebo svorku bezprostředně galvanicky nebo přes transformátor, přičemž toto spojení je připojeno například pomocí nízkonapěťového spínače. Tento spínač je zapojen do sekundárního okruhu transformátoru, jehož primárním vinutím je realizováno spojení mezi vinutím statoru a zemí.

Uvedená zařízení mají ale všechna nevýhodu, že se musí uhradit vyšší náklady, poněvadž při zemních spojeních statoru bez těchto zařízení se již nemohou omezovat škody.

Z IEEE Transactions on Power Apperatus, svazek PPAS-103, číslo 4, duben 1984, A comparison of 100% stator ground fault protecttion schemes for generátor stator winding od J.W. Pope a IEEE Transactions on Power Delivery, svazek PWRD-1, číslo 4, říjen 1986, Design principles of a new generátor stator ground relay for 100 % coverage of the stator winding od R.J. Marttila jsou také známa zapojení, u nichž se zachycuje třetí harmonická v napětí mezi nulovým bodem a zemí a používá se jako kritérium pro existenci zemního spojení statoru. Tento princip je vhodný zvláště pro určení zemního spojení v blízkosti nulového bodu trojfázového stroje. Takováto zemní spojení se mohou jinak detekovat jen shora popsanými nákladnými zapojeními s umělým prokluzem nulového bodu.

Každé ze zemních spojení, která se nenacházejí v blízkosti nulového bodu, se zpravidla zachycuje měřením napětí, sestávajícího mezi nulovým bodem a zemí v podstatě ze základní vlny, nebo měřením nulového systému svorkového napětí na trojúhelníkovém vinutí soustavy měřicích transformátorů napětí, sestávajícího rovněž v podstatě ze základní vlny.

K odvedení rušivého proudu, který protéká v elektrické síti při zemním spojení přes systém jednofázových transformátorů ke stroji, a k tlumení oscilace při tranzitních pochodech je v dosavadních zapojeních zachycení zemního spojení statoru třetí harmonickou umístěn v nulovém bodě trojfázového stroje proti uzemnění, případně přes transformátor, ohmický odpor. Oba uvedené účinky totiž ovlivňují funkci ochrany zemního spojení, pracujícího se základní vlnou, a musí se zmenšit odporem. Odpor ovlivňuje zachycení třetí harmonické, poněvadž sám představuje zemní spojení v blízkosti nulového bodu atak se již nijak silně neodlišuje použití pravého zemního spojení od uvedeného stavu.

-1 CZ 284685 B6

Podstata vynálezu

Úkol vynálezu spočívá ve vytvoření zřetelného rozdílu na třetí harmonické při bezchybném stavu ave stavu zemního spojení a přesto v zajištění odvedení shora uvedených rušivých proudů a v umožnění tlumení oscilace.

Tento úkol se vyřeší vynálezem, který je charakterizován tím, že nulový bod vinutí statoru je uzemněn přes primární vinutí měřicího transformátoru napětí, jehož sekundární vinutí je spojeno se zemnicím relé a na svorky trojfázového motoru je připojen buď trojfázový transformátor, skupina složená zjednofázových transformátorů nebo sada měřicích transformátorů napětí, přičemž primární vinutí, zapojené do hvězdy, je uzemněno a sekundární vinutí, zapojené do otevřeného trojúhelníka, je připojeno k odporu, který je ohmický, kapacitní nebo komplexní a rovněž závislý na napětí a/nebo odpojitelný, jehož vodivost, vztažená k primární straně trojfázového transformátoru, je alespoň ve velikosti kapacitní vodivosti vinutí statoru trojfázového stroje vzhledem k uzemnění, nebo je do zemního vedení v primárním vinutí trojfázového transformátoru zařazeno primární vinutí jednofázového transformátoru a na sekundární vinutí tohoto jednofázového transformátoru je připojen odpor.

Výhoda vynálezu spočívá v tom, že v nulovém bodě trojfázového stroje není zvláštní zatížení vzhledem k zemnění, čímž vyvolává zemní spojení v blízkosti nulového bodu vzhledem k běžnému chodu zřetelný rozdíl ve třetí harmonické. Odporem se také odvádí rušivé proudy, přicházející přes transformátor, a tlumí se oscilace vzhledem k uzemnění. Zatěžovacím odporem v nulovém systému svorkového napětí je vytvořen velmi velký rozdíl ve třetí harmonické mezi stavem bez zemního spojení a zemním spojením v blízkosti nulového bodu. U tohoto typu zapojení je totiž třetí harmonická v nulovém systému svorkového napětí ve stavu bez zemního spojení malá. Jestliže se však vyskytuje v blízkosti nulového bodu zemní spojení, tak je třetí harmonická v tomto nulovém systému téměř celá třetí harmonickou, vytvořenou strojem, jakožto zdrojem napětí s malým vnitřním odporem. Tím prakticky vzniká silné napětí a zátěž se nenahradí odporem.

Podle dalšího provedení vynálezu je sekundární vinutí trojfázového transformátoru, zapojené do otevřeného trojúhelníka, nebo sekundární vinutí jednofázového transformátoru spojeno se zemnícím relé.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je v následujícím blíže objasněn pomocí výkresů, přičemž obr. 1 znázorňuje variantu s otevřeným trojúhelníkovým vinutím na sekundární straně a na obr. 2 je znázorněna varianta s jednofázovým transformátorem.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je ke svorkám trojfázového stroje 1, kterým je například synchronní generátor, připojen trojfázový transformátor 2. Tento trojfázový transformátor 2 musí mít k převedení nulového napětí při zemním spojení trojfázového stroje 1 jedno volné magnetické jho, pro což je vhodný pětijádrový transformátor nebo skupina jednofázových transformátorů. Primární vinutí trojfázového transformátoru 2 je zapojeno do hvězdy, přičemž nulový bod je uzemněn. Sekundární vinutí trojfázového transformátoru 2 je zapojeno do otevřeného trojúhelníka a zatíženo odporem 4, který se může odpojit v sérii umístěným spínačem 5. K. nulovému bodu trojfázového stroje 1 je připojen měřicí transformátor 6 napětí. Sekundární napětí tohoto měřicího transformátoru 6 napětí a napětí na otevřeném trojúhelníkovém vinutí se přivedou na statické

-2 CZ 284685 B6 zemnicí relé 7, které podle velikosti a fázové polohy třetí harmonické zachycuje zemní spojení s troj fázovým strojem L

Na obr. 2 je k uzemněnému nulovému bodu trojfázového transformátoru 2 připojen jednofázový transformátor 3. Na sekundární stranu jednofázového transformátoru 3, která je spojena se zemnicím relé 2, je připojen v sérii odpor 4 se spínačem 5. V tomto případě nevyžaduje trojfázový transformátor 2 magnetické jho, poněvadž se nulové napětí přenáší jednofázovým transformátorem 3. Skupinový spoj trojfázového transformátoru 2 musí umožnit průchod nulového proudu.

Claims (2)

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Zapojení zemního spojení statoru u trojfázových strojů, zvláště u synchronních generátorů, vyznačující se tím, že nulový bod vinutí statoru je uzemněn přes primární vinutí měřicího transformátoru napětí (6), jehož sekundární vinutí je spojeno se zemnicím relé (7), a na svorkách trojfázového stroje (1) je připojen buď trojfázový transformátor (2), vícefázová skupina, složená z jednofázových transformátorů, nebo skupina měřicích transformátorů napětí, přičemž primární vinutí, zapojené do hvězdy, je uzemněno, a buď je sekundární vinutí, zapojené do otevřeného trojúhelníka, ukončeno odporem (4), který je ohmický, kapacitní nebo komplexní a případně závislý na napětí a/nebo odpojitelný, jehož vodivost na primární straně trojfázového transformátoru (2) je alespoň o velikosti kapacitní vodivosti vinutí statoru trojfázového stroje (1) vzhledem k zemi, nebo je do zemnícího vedení v primárním vinutí trojfázového transformátoru (2) zařazeno primární vinutí jednofázového transformátoru (3) a na sekundární vinutí tohoto jednofázového transformátoru (2) je připojen odpor (4).

2. Zapojení podle nároku 1, vyznačující se tím, že sekundární vinutí trojfázového transformátoru (2), zapojené do otevřeného trojúhelníka, nebo sekundární vinutí jednofázového transformátoru (3), je spojeno se zemnicím relé (7).