PL188946B1 - Układ sterowania i ochrony ziemnozwarciowej górniczej stacji transformatorowej - Google Patents

Abstract

1. Uklad sterowania i ochrony ziem nozwarciowej gór- niczej stacji transformatorowej zawierajacy odlaczniki i laczni- ki po stronie pierwotnej i wtórnej transformatora m ocy, a po stronie wtórnej zabezpieczenie ziem nozw arciow e, uplywowe 1 uklad próby linii oraz zawierajacy blok sterowania 1 sygnali- zacji zn am ien n y tym , ze do uzwojen wtórnego napiecia trans- formatora m ocy (3) w laczony jest przekaznik ziem nozwarciowy (6.2) zabezpieczenia ziem nozw arciow ego poprzez szeregowo polaczony zespól doziem ienia (6.1) z czujnikiem pradu (6.3) oraz do uzwojen tych w laczony jest poprzez dlawik indukcyjny (7.4) i zespól przylaczeniow y (7.1) przekaznik wylaczajacy (7.2) centralnego zabezpieczenia uplyw owego, którego w yjscie polaczone jest z w ejsciem przekaznika ostrzegaw czego (7.3) tego zabezpieczenia uplyw ow ego, przy czym pom iedzy zespól przylaczeniow y (7.1) a przekaznik w ylaczajacy (7.2) wlaczony jest lacznik próby (7.8), natom iast obw ód pom iarowy przekaz- nika blokujacego (8.2) blokujacego zabezpieczenia uplyw owe- go jest w laczony do torów odplywu, poprzez jednofazowe 1 dlawiki (8.4), do których, w laczony jest poprzez rezystor (8.7) lacznik próby (8.6) oraz poprzez zasilacz w ysokiego napiecia (9.1) statyczny przekaznik pom iarowo-kontrolny (9.2) bloku próby linii, przy czym po stronie pierwotnej i wtórnej transfor- matora m ocy (3) w laczone sa laczniki (2.4) i odlaczniki (1.5) zaopatrzone w blokade, która uniem ozliw ia otwarcie odlaczni- ków (1.5) przy zalaczonych lacznikach (2.4). PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ sterowania i ochrony ziemnozwarciowej górniczej stacji transformatorowej przeznaczony zwłaszcza do zasilania oddziałów o dużej koncentracji wydobycia.

Z opisu patentowego Nr PL 118752 znana jest górnicza stacja transformatorowa, która w głównym torze prądowym posiada odłącznik izolacyjny górnego napięcia, wyłącznik mocy i transformator mocy. W obwodzie sterowania i blokady wyłącznika mocy ma włączony układ programująco-załączający połączony z członem blokującym zabezpieczenia upływowego i układem wyzwalaczy załączająco-wyłączających wyłącznika mocy górnego napięcia, a po stronie dolnego napięcia głównego toru prądowego ma odpływy, z których każdy wyposażony jest w zabezpieczenia przetężeniowe i asymetrowe bezpieczniki dolnego napięcia oraz odłączniki izolacyjne. Dodatkowo stacja posiada iskrobezpieczny układ blokady metanometrycznej połączony z wyzwalaczami załączająco-wyłączającymi wyłącznika mocy górnego napięcia.

Znany jest również z polskiego opisu patentowego Nr 15-4432 sposób sterowania pracą stacji transformatorowej. W opisie ujawniono przykład górniczej stacji transformatorowej, w oparciu o którą przedstawiono wynalazek. Znana stacja ma w głównym torze prądowym rozłącznik górnego napięcia, transformator mocy, wyłącznik zabezpieczeniowy, styczniki odpływów oraz bezpieczniki. Ochronę zwarciową i przeciążeniową od pływów realizują elek188 946 ironiczne zabezpieczenia, natomiast do kontroli stanu izolacji sieci pod napięciem służy centralne zabezpieczenie upływowe, a w stanie beznapięciowym przekaźniki blokujące.

W znanych układach ochrona ziemnozwarciowa sieci zasilanej ze stacji transformatorowej realizowana była poprzez centralne i blokujące zabezpieczenia upływowe. Dotyczy to sieci o napięciu znamionowym do 1000 V.

Dla sieci o napięciu znamionowym 3300 V i 6000 V przeznaczonych do zasilania maszyn w przodkach górniczych, wymagane jest stosowanie innych układów ochrony ziemnozwarciowej, ponieważ dotychczas stosowane układy ochrony są niewystarczające.

Układ sterowania i ochrony ziemnozwarciowej górniczej stacji transformatorowej, według wynalazku, wyposażony jest w transformator mocy, który po stronie pierwotnej i wtórnej ma włączone odłączniki i łączniki, a po stronie wtórnej w zabezpieczenie ziemnozwarciowe, upływowe i układ próby linii oraz w blok sterowania i sygnalizacji. Istotą układu jest to, że do uzwojeń wtórnego napięcia transformatora mocy włączony jest przekaźnik ziemnozwarciowy zabezpieczenia ziemnozwarciowego poprzez szeregowo połączony zespół doziemienia z czujnikiem prądu, a także do uzwojeń tych włączony jest przekaźnik wyłączający poprzez dławik indukcyjny i zespół przyłączeniowy centralnego zabezpieczenia upływowego. Wyjście przekaźnika wyłączającego połączone jest z wejściem przekaźnika ostrzegawczego tego zabezpieczenia. Pomiędzy zespół przyłączeniowy a przekaźnik wyłączający włączony jest łącznik próby. Obwód pomiarowy przekaźnika blokującego blokującego zabezpieczenia upływowego włączony jest do torów odpływu poprzez jednofazowe dławiki, do których włączony jest poprzez rezystor inny łącznik próby oraz poprzez zasilacz wysokiego napięcia włączony jest statyczny przekaźnik pomiarowo-kontrolny bloku próby linii. Włączone po stronie pierwotnej i wtórnej transformatora mocy łączniki i odłączniki zaopatrzone są w blokadę, która uniemożliwia otwarcie odłączników przy załączonych łącznikach. Przekaźnik ziemnozwarciowy, przekaźnik wyłączający i przekaźnik pomiarowo-kontrolny posiadają blokadę, która uniemożliwia załączenie łączników po zadziałaniu zabezpieczenia ziemnozwarciowego oraz blokuje zadziałanie łącznika umieszczonego po stronie wtórnej transformatora mocy, po zadziałaniu centralnego zabezpieczenia upływowego lub układu próby linii. Korzystnie jest, że do każdego z przekaźników włączony jest wskaźnik sygnalizacyjny, przy czym do przekaźnika kontrolno-pomiarowego włączony .jest wskaźnik sygnalizacyjny próby pozytywnej i próby negatywnej.

Zaletą nowego rozwiązania jest ochrona przed uszkodzeniami o charakterze symetrycznym, które z reguły stanowi rozłożone w czasie uszkodzenie rozłożone na większej długości kabla lub przewodu oponowego. Taką ochronę spełnia centralne zabezpieczenie upływowe, które także chroni przed skutkami wolnozmiennych uszkodzeń izolacji doziemnej w stanie, gdy sieć jest pod napięciem.

Układ, według wynalazku, zostanie bliżej objaśniony na przykładzie wykonania przedstawionym na rysunku, który jest schematem blokowo-ideowym układu.

W głównym torze prądowym, po stronie pierwotnej transformatora mocy 3 włączony jest odłącznik 1 z uziemnikiem i łącznik 2, natomiast po stronie wtórnej włączony jest łącznik 4 i odłącznik 5 z uziemnikiem, Pomiędzy odłącznikiem 1 a łącznikiem 2 włączony jest transformator pomocniczy 10 połączony z układem sterowania 11 i obwodami sygnalizacji. W skład układu ochrony ziemnozwarciowej strony wtórnego napięcia wchodzi zabezpieczenie ziemnozwarciowe, centralne zabezpieczenie upływowe, blokujące zabezpieczenie upływowe oraz układ próby linii.

Zabezpieczenie ziemnozwarciowe reaguje na asymetryczne uszkodzenia izolacji doziemnej sieci włączonej pod napięcie, zachodzące w przeważającej większości przy jednofazowych zwarciach z ziemią. Zabezpieczenie to składa się z zespołu doziemienia 6.1, przekaźnika ziemnozwarciowego 6.2, czujnika prądu 6.3 oraz wskaźnika sygnalizacyjnego 6.4 i jest włączone do uzwojeń wtórnych transformatora mocy 3, do którego włączone jest również centralne zabezpieczenie upływowe. Zastosowane zabezpieczenie upływowe składa się z członu ostrzegawczego i wyłączającego. W skład zabezpieczenia wchodzi: zespół przyłączeniowy 7.1, przekaźnik wyłączający 7.2, przekaźnik ostrzegawczy 7.3, dławik indukcyjny

7.4, wskaźnik rezystancji 7.5, wskaźniki sygnalizacyjne 7.6, 7.7 oraz rezystor 7.9. Podrezy4

188 946 stancyjny przekaźnik wyłączający 7.2 o niezależnym czasie działania reaguje na wartość zastępczej rezystancji izolacji sieci odpływowej.

Blokujące zabezpieczenie upływowe włączone jest do odpływu stacji i chroni przed skutkami włączenia pod napięcie odpływu stacji, wykazującego uszkodzenie izolacji doziemnej. Zabezpieczenie to realizowane jest poprzez zespół przyłączeniowy 8.1, przekaźnik blokujący 8.2, łącznik obwodu pomiarowego 8.3, dławiki indukcyjne 8.4, łącznik próby 8.6 z rezystorem 8.7 i wskaźnik sygnalizacyjny 8.5. Zabezpieczenie blokujące ma przekaźnik blokujący

8.2 również podrezystancyjny.

Układ próby linii umożliwia okresowe przeprowadzanie próby izolacji doziemnej linii odpływowej stacji wysokim napięciem o wartości do około 5000 V prądu stałego. W skład układu próby linii wchodzi zasilacz wysokiego napięcia 9.1, statyczny przekaźnik pomiarowokontrolny 9.2, łącznik próby 9.3 oraz wskaźniki sygnalizacyjne 9.4, 9.5.

W stanie otwartym odłącznik 1 zwiera układ elektryczny stacji z ziemią, natomiast odłącznik 5 w stanie otwartym uziemia sieć odpływową. Po zamknięciu odłącznika 1 następuje podanie napięcia na układ sterowania 11 poprzez transformator pomocniczy 10 i zostają pobudzone przekaźniki 7.2, 7.3, 8.2 i 9.2, oraz następuje kontrola linii odpływowej przez blokujące zabezpieczenie upływowe. Przy uszkodzonej linii, gdzie rezystancja izolacji jest mniejsza od wartości nastawionej zadziała przekaźnik blokujący 8.2, uniemożliwiając załączenie łącznika 4. Przy poprawnym stanie izolacji linii odpływowej przekaźnik blokujący 8.2 nie jest pobudzony i jest możliwe załączenie łącznika dolnego napięcia 4. Po zamknięciu odłączników 1, 5 i załączeniu łączników 2,4 stacja górnicza jest przygotowana do pracy.

Zespół doziemienia 6.1 przeznaczony jest do samoczynnego kontrolowanego połączenia punktu uzwojeń wtórnego napięcia transformatora mocy 3 z ziemią, Połączenie to jest realizowane automatycznie z chwilą wystąpienia w chronionej sieci zakłócenia o charakterze asymetrycznego doziemienia, wywołującego pojawienie się napięcia zerowego, które wysterowuje półprzewodnikowy łącznik prądu przemiennego przekształcający sieć o izolowanym punkcie neutralnym w sieć z punktem neutralnym uziemionym przez rezystor. Przepływający w obwodzie doziemienia prąd jest transformowany przez czujnik prądu 6.3 i pobudza przekaźnik ziemnozwarciowy 6.2, posiadający elektryczną blokadę zadziałania, której cofnięcie może nastąpić po wyłączeniu napięcia zasilającego, spowodowanego otwarciem odłącznika 1. Zadziałanie przekaźnika ziemnozwarciowego 6.2 oddziaływuje na wyłączenie łączników 2, 4 stacji, co jest sygnalizowane wskaźnikiem 6.4.

Pomiar rezystancji izolacji realizowany jest pośrednią, metodą stałoprądową w układzie omomierza zasilanego ze źródła prądowego. Obwód pomiarowy centralnego zabezpieczenia upływowego włączony jest do punktu neutralnego wtórnych uzwojeń transformatora mocy 3. Zespół przyłączeniowy 7.1 wraz z dławikiem indukcyjnym 7.4 zwiększają impedancję obwodu pomiarowego, przez co zostaje ograniczony wpływ napięć przemiennych i impulsowych na wynik pomiaru rezystancji. Nadnapięciowy przekaźnik ostrzegawczy 7.3 jest sterowany sygnałem ukształtowanym w układzie przekaźnika wyłączającego 7.2. Sygnał ten zasila równocześnie wskaźnik rezystancji 7.5. Przekaźniki 7.2, 7.3 posiadają możliwość płynnej regulacji wartości nastawczej. Przy obniżeniu rezystancji izolacji linii odpływowej poniżej wartości nastawczej zadziała przekaźnik ostrzegawczy 7.3, pobudzając wskaźnik sygnalizacyjny 7.7. Po zadziałaniu przekaźnika wyłączającego 7.2 następuje wyłączenie łącznika dolnego napięcia 4, który posiada elektryczną blokadę zadziałania. Cofiiięcie blokady następuje po wyłączeniu napięcia zasilającego, to jest po otwarciu i powtórnym zamknięciu odłącznika L Stan zadziałania przekaźnika wyłączającego 7.2 sygnalizuje wskaźnik 7.6, Do okresowego przeprowadzenia prób działania przekaźników pomiarowych zastosowano łącznik 7.8, który poprzez rezystor sztucznie doziemia obwód pomiarowy przekaźnika wyłączającego 7.2. Zadziałanie przekaźników podczas przeprowadzania próby powinno spowodować wyłączenie łącznika 4, zablokowanie przekaźnika wyłączającego 7.2 oraz zadziałanie wskaźników sygnalizacyjnych 7.6, 7.7.

Działanie przekaźnika blokującego 8.2 z blokowaniem stanu zadziałania poprzez rezystancję uszkodzenia, uniemożliwia załączenie łącznika 4, a tym samym włączenie odpływu pod napięcie. Stan ten jest sygnalizowany wskaźnikiem 8.5.

188 946

Próbę stanu izolacji przeprowadza się w stanie beznapięciowym odpływu przy wyłączonym łączniku 4 i zamkniętym odłączniku 5 oraz otwartym obwodzie pomiarowym przekaźnika blokującego 8.2 utrzymywanym przez łącznik 8.3.

Napięcie probiercze uzyskane z zasilacza wysokiego napięcia 9.1, po zamknięciu łącznika próby 9.3 i uruchomieniu przekaźnika kontrolno-pomiarowego 9.2 zostaje przyłożone odrębnie do każdego toru odpływu poprzez jednofazowe dławiki indukcyjne 8.4 połączone w gwiazdę. Przekaźnik 9.2 posiada możliwość płynnej nastawy wartości napięcia pomiarowego oraz czasu próby. Zakończenie próby z wynikiem pozytywnym dla zadanych parametrów napięcia i czasu jest sygnalizowane wskaźnikiem 9.4. Negatywny wynik próby, który ma miejsce w przypadku, gdy napięcie nie osiągnie zadanej wartości w nastawionym czasie, spowoduje zadziałanie przekaźnika kontrolno - pomiarowego 9.2, który jest połączony z mechaniczną blokadą jego stanu zadziałania. Równocześnie zablokowana zostaje możliwość załączenia łącznika 4. Stan ten sygnalizuje wskaźnik 9.5.

188 946

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Układ sterowania i ochrony ziemnozwarciowej górniczej stacji transformatorowej zawierający odłączniki i łączniki po stronie pierwotnej i wtórnej transformatora mocy, a po stronie wtórnej zabezpieczenie ziemnozwarciowe, upływowe i układ próby linii oraz zawierający blok sterowania i sygnalizacji znamienny tym, że do uzwojeń wtórnego napięcia transformatora mocy (3) włączony jest przekaźnik ziemnozwarciowy (6.2) zabezpieczenia ziemnozwarciowego poprzez szeregowo połączony zespół doziemienia (6.1) z czujnikiem prądu (6.3) oraz do uzwojeń tych włączony jest poprzez dławik indukcyjny (7.4) i zespół przyłączeniowy (7.1) przekaźnik wyłączający (7.2) centralnego zabezpieczenia upływowego, którego wyjście połączone jest z wejściem przekaźnika ostrzegawczego (7.3) tego zabezpieczenia upływowego, przy czym pomiędzy zespół przyłączeniowy (7.1) a przekaźnik wyłączający (7.2) włączony jest łącznik próby (7.8), natomiast obwód pomiarowy przekaźnika blokującego (8.2) blokującego zabezpieczenia upływowego jest włączony do torów odpływu, poprzez jednofazowe dławiki (8.4), do których, włączony jest poprzez rezystor (8.7) łącznik próby (8.6) oraz poprzez zasilacz wysokiego napięcia (9.1) statyczny przekaźnik pomiarowo-kontrolny (9.2) bloku próby linii, przy czym po stronie pierwotnej i wtórnej transformatora mocy (3) włączone są łączniki (2.4) i odłączniki (1.5) zaopatrzone w blokadę, która uniemożliwia otwarcie odłączników (1.5) przy załączonych łącznikach (2.4).
2. 2. Układ, według zastrz. 1 znamienny tym, że przekaźnik ziemnozwarciowy (6.2) oraz przekaźnik wyłączający (7.2) i przekaźnik pomiarowo-kontrolny (9.2) posiadają blokadę, która uniemożliwia załączenie łączników (2, 4) po zadziałaniu zabezpieczenia ziemnozwarciowego oraz uniemożliwia zadziałanie łącznika (4) po zadziałaniu centralnego zabezpieczenia upływowego lub układu próby linii.
3. 3. Układ, według zastrz. 1 znamienny tym, że do każdego z przekaźników (6.2, 7.2,
4. 7.3, 8.2, 9.2) włączony jest jeden ze wskaźników sygnalizacyjnych (6.4, 7.6, 7.7, 8.5, 9.4, 9.5), przy czym do przekaźnika kontrolno-pomiarowego (9.2) włączony jest wskaźnik sygnalizacyjny próby pozytywnej (9.4) i negatywnej (9.5).