PL152196B2

PL152196B2 - Układ zabezpieczenia ziemnozwarciowego obwodów stojana i wirnika maszyny synchronicznej

Info

Publication number: PL152196B2
Application number: PL27439988A
Authority: PL
Inventors: Piotr Olszowiec
Original assignee: Piotr Olszowiec
Priority date: 1988-08-24
Filing date: 1988-08-24
Publication date: 1990-11-30
Also published as: PL274399A2

Description

RZECZPOSPOLITA POLSKA	OPIS PATENTOWY PATENTU TYMCZASOWEGO	152196
Patent tymczasowy dodatkowy do patentu nr-	Int. Cl.⁵ H02H 3/16
w	Zgłoszono: θθ· 0Θ 24 (P. 274399) Pierwszeństwo -----	CZYTEUUA
URZĄD PATENTOWY	Zgłoszenie ogłoszono: ^{89 07 10}	0 G8 L HA
Opis patentowy opublikowano: 1991 03 29
RP

Twórca wynalazku: Piotr Olszowiec

Uprawniony z patentu tymczasowego: Olszowiec Piotr, Staszów (Polska)

UKŁAD ZABEZPIECZENIA ZIEMNOZWARCIOWEGO OBWODÓW STOJANA I WIRNIKA MASZYNY SYNCHRONICZNEJ

Przedmiotem wynalazku jest układ zabezpieczenia ziemnozwarciowego obwodów stojana i wirnika maszyny synchronicznej, umożliwiający ciągłą kontrolę izolacji obwodów elektrycznych o stałej pojemności doziemnej pracujących przy dowolnym rodzaju napięcia (stałe, zmienne). Stosowane w energetyce zabezpieczenia ziemnozwarciowe obwodów stojana i wirnika generatora wykorzystują pomiar napięcia składowej zerowej i napięć trzeciej harmonicznej stojana, względnie pomiar prądu wymuszonego przez pomocnicze źródło napięcia.

Znane jest zabezpieczenie stojana typu PUM2g90 (katalog firmy BBC Relays and Protection Schemes”) składające się z trzech niezależnych przekaźników elektromechanicznych, z których każdy służy do ochrony odpowiadającej mu fazy. Ustrój pomiarowy przekaźnika każdej z faz uzwojenia, działający na zasadzie Ferrarisa, zasilany jest dwoma napięciami, napięciem składowej zerowej oraz napięciem międzyprzewodowym dwóch faz. Moment napędowy ustroju jest proporcjonalny do wartości iloczynu wektorowego napięć zasilających przekaźnik. Własność ta umożliwia przy zwarciu doziemnym uzwojenia stojana zadziałanie przekaźnika odpowiadającego danej fazie. Zabezpieczenie to nie chroni okolic punktu gwiazdowego stojana z powodu zbyt małej wartości napięcia składowej zerowej przy zwarciach w tej strefie. Ponadto nie może ono funkcjonować po wyłączeniu generatora spod napięcia.

W drugim ze znanych zabezpieczeń ziemnozwarciowych obwodu wzbudzenia generatora typu PUM201f45 (katalog j.w.) wykorzystany jest przekaźnik elektromechaniczny, taki sam jak w układzie wyżej opisanym, z tym że jedna z cewek napięciowych zasilana jest pomocniczym napięciem przemiennym, druga zaś połączona szeregowo ze źródłem napięcia pomocniczego, włączona jest między wał generatora a biegun obwodu wzbudzenia. Przy doziemieniu dowolnego punktu obwodu wzbudzenia w obwodzie drugiej cewki przepływa prąd wymuszony przez źródło napięcia pomocniczego, powodując pobudzenie przekaźnika.

152 196

Zabezpieczenie to, podobnie jak inne zabezpieczenia tego rodzaju, posiada złożoną budowę wewnętrzną, ograniczoną czułość, jak również nie zezwala na uzyskanie z jego obwodu pomiaru rezystancji izolacji chronionych układów.

W układzie według wynalazku, zbudowanym z włączonych między ziemię i kontrolowany obwód pomocniczego źródła napięcia przemiennego, filtru, kondensatora i dławika, przekaźnik napięciowy zabezpieczenia ziemnozwarciowego oraz miernik rezystancji izolacji przyłączono równolegle -do szeregowo . połączonych pomocniczego.źródła ' napięcia przemiennego -i kondensatora. Dzięki.takiemu połączeniu zastosowanych’ elementów układ zapewnia realizację zarówno zabezpieczenia ziemnozwarciowego, jak i ciągłego pomiaru zastępczej rezystancji izolacji kontrolowanego obwodu. Dalsze jego zalety to prostota budowy członu zabezpieczającego i pomiarowego, brak strefy mar^j i duża czułość.

Wynalazek zostanie bliżej objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig.l przedstawia schemat układu zabezpieczenia ziemnozwarciowego, fig.2 - schemat zastępczy obwodów pierwotnych i wtórnych zabezpieczenia dla częstotliwości j a fig.3 - wykres napięcia w funkcji stosunku rezystancji do reaktancji pojemnościowej izolacji χ ______1_____ (przyjęto a = 0,25).

Układ zawiera następujące elementy: pomocnicze źródło’1 napięcia przemiennego o wartości skutecznej i częstotliwości f różnej od częstotliwości f. napięcia roboczego kontrolowanego obwodu, filtr 2 rezonansowy dla częstotliwości f^ i -zaporowy.dla pozostałych częstotliwości, kondensator 3 o pojemności C, dławik 4 o indukcyjności L, woltomierz 5 i przekaźnik napięciowy 6. Pozostałe elementy pokazane na rysunku fig.l oznaczają: obwód kontrolowany 7 (punkt gwiazdowy stojana lub biegun obwodu wzbudzenia), pojemność doziemną skupioną Θ o wartości C_i obwodu kontrolowanego, rezystancję zastępczą 9 izolacji o wartości R^. Dla prawidłowego działania układu pomiarowo-zabezpieczeniowego konieczne jest spełnienie następujących warunków:

(i) fi X fo>

(2) L =------i------,	^Ci (3)’ C = —i
(23ί· fj)' -Cx	1-a

gdzie a jest współczynnikiem dobieranym z przedziału (0,2; 0,4).

Ponadto impedancja filtru 2 Z? powinna spełniać warunki:

(4) Z_F f = 0, (5) | Z_F ( f t f ) | = oo .

Przy spełnieniu założeń (1) * (5) schemat zastępczy obwodów pierwotnych i wtórnych zabezpieczenia dla częstotliwości f^ przedstawia się jak na rysunku fig.2.

Zgodnie z tym schematem napięcie mierzone na zaciskach a,b wynosi:

<6) U,„----------------.....................

a* + (1-a)¹ · (23Γ- ίχ · ΟχΡ · Rj* i jest monotonicznie malejącą funkcją rezystancji izolacji R^.

Dzięki tej własności napięcie wykorzystano jako . sygnał dla członu pomiarowego i zabezpieczającego, które stanowią odpowiednio woltomierz 5 wyskalowany w kohmach i przekaźnik napięciowy . .6. r

Z rysunku fig.3 wynika, że stromy przebieg charakterystyki = f ’ ( -- )- dla małych war^Xi tości R^ umożliwia czułe nastawienie przekaźnika napięciowego 6, zaś stosunkowo znaczne wartości tego napięcia dla dużych -wartości Ri (rzędu 5 ♦ 20 zapewniają dokładny pomiar również i w tym zakresie.

Dzięki zróżnicowaniu częstotliwości f^ i f_Q (f / f_Q) i zastosowaniu filtru 2 opisany układ jest niewrażliwy, na napięcia uchybowe przenoszone z obwodu kontrolowanego (dla zabezpieczenia stojana - napięcie przenoszone ze - strony górnego napięcia bloku przy wystąpieniu tam doziemienia, napięcie trzeciej harmonicznej w punkcie gwiazdowym; dla zabezpieczenia obwodu wzbudzenia - napięcie wałowe turbozespołu, wyższe harmoniczne w napięciu wzbudzę152 196 nia). Ponadto wspomniany filtr 2 ogranicza prąd ewentualnego zwarcia do ziemi po włączeniu zabezpieczenia do pracy.

Claims

Zastrzeżenie patentowe

Układ'zabezpieczenia ziemnozwarciowego obwodów stojana lub'wzbudzenia maszyny synchronicznej zbudowany z włączonych między ziemię i kontrolowany obwód pomocniczego źródła napięcia przemiennego, filtru, kondensatora, dławika, woltomierza i przekaźnika napięciowe go, znamienny tym, że woltomierz (5) i przekaźnik napięciowy (6) przyłączono równolegle do szeregowo połączonych pomocniczego źródła napięcia przemiennego (1) i konden satora (3).

Fig I

152 196

Ffg.3

Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 100 egz. Cena 3000 zł