PL95864B1 - Uklad samoczynnych zabezpieczen zwarciowych samoczynnego ponownego zalaczania/spz/ - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest uklad samoczynnych za¬ bezpieczen zwarciowych samoczynnego ponownego za¬ laczania (SPZ).

Wynalazek dotyczy elektroenergetyki, w szczególnosci ukladów zabezpieczen zwarciowych w sieciach przemyslo- 5 wych, okretowych, trakcyjnych i podobnych, zwlaszcza — samoczynnego ponownego zalaczania.

Sieci przemyslowe sa zwykle zasilane poprzez transfor¬ matoryz sieci panstwowych lub okretowych. W przypadku ukladów autonomicznych, takich jak sieci okretowe, za- io silanie odbywa sie z generatorów skoncentrowanych w elek¬ trowni okretowej. Za' transformatorami, po stronie nis¬ kiego napiecia, sa umieszczone wylaczniki transformato¬ rowe.

W przypadku sieci autonomicznych takie wylaczniki 15 sa umieszczone bezposrednio za generatorami, jako wy¬ laczniki generatorowe. Na odejsciach od szyn rozdziel¬ nicy glównej, zasilanej z transformatora lub generatora, umieszcza sie wylaczniki odejsciowe, zabezpieczajace odejscia do poszczególnych rozdzielnic nastepnego stop- 20 nia rozdzialu energii w zakladzie przemyslowym, okrecie, trakcjiitp. ' Ciaglosc zasilania sieci elektroenergetycznych, w których zastosowano uklad wybiorczych zabezpieczen zwarcio¬ wych, utrzymuje sie za pomoca samoczynnego ppnow- 25 nego zalaczania (SPZ). Pryncypialnie zwarcie jest wy¬ laczane najblizszym wylacznikiem. Aby tak wlasnie bylo, stosuje sie stopniowanie zabezpieczen, stopniowanie cza¬ sów zadzialania zabezpieczen itp.

Cykl samoczynnego ponownego zalaczania (SPZ) jest 30 realizowany z zasady autonomicznym ukladem, sterujacym wylacznikiem (nie koniecznie wylacznikiem najblizszym miejsca zwarcia, bowiem nie kazdy wylacznik jest wy¬ posazony w uklad samoczynnego ponownego zalacza¬ nia (SPZ).

Znane uklady sa zbudowane z wylaczników mecha¬ nizmowych, wyposazonych w odpowiednie przekazniki i wyzwalacze. Przekazniki sa przystosowane do sterowania i uzaleznien, realizujacych cykl samoczynnego ponow¬ nego zalaczania (SPZ). Wylaczniki mechanizmowe ce¬ chuje dosc dlugi czas dzialania. W wyniku tego takze czas przerwy w zasilaniu odbiorników w galeziach nie dotknie¬ tych zwarciem, samoczynnie ponownie zalaczanych, jest stosunkowo dlugi. Czas ten nie moze byc krótszy od 0,2 s.

Czasy 0,2 s i dluzsze sa przyczyna odpadania styczników elektromagnetycznych i/lub zadzialania nieuzwlocznionych zabezpieczen podnapieciowych silników w galeziach nie- dotknietych zwarciem. Powstaja wiec przerwy w zasila¬ niu odbiorników.

Znane sa szybkie wylaczniki tyrystorowe. Nie sa one jednak stosowane w ukladach wybiorczych zabezpieczen zwarciowych, realizujacych samoczynne ponowne zalacza¬ nie. Powodem niestosowania jest przede wszystkim ich wysoki koszt z jednej strony, a ograniczone moce wy- laczalne z drugiej strony.

Ostatnio opracowany zostal schemat ukladu, zawiera¬ jacego szybki wylacznik tyrystorowy o znacznej mocy wylaczalnej i czasie wylaczania krótszym od 1 ms, opu¬ blikowany w opisie patentowym Nr 54835.

Celem wynalazku jest zaprojektowanie ukladu samo- 95 86495 864 3 czynnych zabezpieczen zwarciowych samoczynnego po¬ nownego zalaczania (SPZ) przy zwarciach, w którym czas przerwy w zasilaniu galezi nie dotknietych zwarciem bylby tak krótki, ze nieuzwlocznione zabezpieczenia pod- napieciowe i/lub styczniki nie odpadna.

Cel ten zostal osiagniety w ukladzie samoczynnego ponownego zalaczania (SPZ) wedlug wynalazku, w którym uklad zabezpieczen zwarciowych samoczynnego ponow¬ nego zalaczania #(SPZ) ma jako wylaczniki generatorowe i/lub transformatorowe szybkie wylaczniki tyrystorowe (wylaczajace prad zwarcia), oraz nieszybkie wylaczniki odejsciowe (wylaczajace jedynie prady silników odejscio- wych, po wylaczeniu zasilania). Te szybkie wylaczniki generatorowe sa polaczone z przekaznikami pozostalych (nieszybkich) wylaczników.

Alternatywnie uklad jest wyposazony w komputer, sterujacy cyklem samoczynnego ponownego zalaczania (SPZ). Po niego sa dolaczone wszystkie wylaczniki. Wy¬ laczniki w ukladzie sa albo w wykonaniu do pracy w sieci pradu stalego, albo w wykonaniu do pracy w sieci pradu przemiennego, stosownie do stanu istniejacego.

Uklad wedlug wynalazku jest dosc prosty. Najczesciej liczba zródel zasilania (generatorów lub transformatorów) jest niewielka, czesto jest to jedno zródlo zasilania. Jeden lub kilka szybkich wylaczników tyrystorowych, usytuowa¬ nych praktycznie w poblizu, .realizuja uklad szybkiego wvlaczania zwarc, przed osiagnieciem wartosci szczyto¬ wej pradu zwarciowego, oraz realizuja uklad samoczyn¬ nego ponownego zalaczania (SPZ) bez praktycznie od¬ czuwalnej przerwy zasilania odbiorników energia elek¬ tryczna.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony schematycz¬ nie w przykladach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia uklad wybiorczych zabezpieczen zwar¬ ciowych z wylacznikami odejsciowymi mechanicznymi, fig. 2 — ten uklad, lecz z wylacznikami pdejsciowymi tyrystorowymi nieszybkimi, a fig. 3 — ten uklad lecz z komputerem, lokalizujacym miejsce zwarcia i steruja¬ cym wylacznikami, dla realizacji samoczynnego ponow¬ nego zalaczania (SPZ). Zródla zasilania to jest genera¬ tory lub transformatory 1 sa zabezpieczone kazdy szyb¬ kimi tyrystorowymi wylacznikami 2, wyposazonymi od¬ powiednio w generatorowe przekazniki 3.

Opisany uklad zasila zbiorcze szyny 4. Obwody od¬ biorcze sa zabezpieczone nieszybkimi odejsciowymi wy¬ lacznikami 5 z przekaznikami 6, poprzez które zasilane sa silniki odejsc 7. Przekazniki 3 sa polaczone z prze¬ kaznikami 6 i sa przystosowane do odbierania sygnalów z tych ostatnich. Przekazniki 6 moga sterowac — poprzez przekazniki 3 — szybkimi tyrystorowymi wylacznika¬ mi 2 (Fig. 1).

Sposób dzialania ukladu jest nastepujacy. Z chwila powstania zwarcia na którymkolwiek odejsciu 7 przekaznik odejsciowy 6 odpowiedniego odejscia 7 powoduje zadzia¬ lanie przekazników 3 generatorowych, a wiec — wylacze¬ nie realizowane przez szybkie tyrystorowe wylaczniki 2 generatorów 1. Prad zwarciowy nie zdazy osiagnac znacz¬ niejszej wartosci, zostaje wiec silnie ograniczony. Przez wylacznik 5 na odejsciu 7, dotknietym zwarciem, poply¬ nie sumaryczny prad zwarciowy od wszystkich genera¬ torów 1, lecz ograniczony do wartosci, praktycznie biorac, równej wartosci pradu dyskryminowanego v przekazni¬ ka 6. Jesli na koncu odejsc 7 nie dotknietych zwarciem, znajduja sie silniki elektryczne, to poczawszy od chwili zwarcia przechodza one w stan pracy generatorów asyn- 4 chronicznych. Po szybkim wylaczeniu pradu zwarcio¬ wego z generatorów 1, przez szybkie tyrystorowe wylacz¬ niki 2, zwarcie bedzie jeszcze przez pewien czas — za¬ silane z silników asynchronicznych odejsc 7 nie dotknie- tych zwarciem. Wylacznik 5 w obwodzie dotknietym zwarciem powinien byc odporny na dzialanie tego pradu zwarciowego (zwykle wiekszego od wartosci pradu zwar¬ ciowego generatorów 1, silnie ograniczonego dzialaniem szybkich tyrystorowych wylaczników 2). Wylacznik 5, w obwodzie dotknietym zwarciem, wylacza prad zwar¬ ciowy od silników w tym odejsciu 7, dotknietym zwar¬ ciem, pod wplywem wyzwalaczy zwarciowych (w znany sposób). Pozostale wylaczniki odejsciowe 5 nie otworza sie, poniewaz prad zwarciowy silników w tych odejsciach 7 jest nie wiekszy od pradu rozruchowego ich wyzwalaczy nadpradowych. Wyzwalacze zwarciowe wylaczników 5 sa nastawione tak, ze nie reaguja na rozruch silnika.

Ponowne zalaczenie wylaczników 2 w cyklu samoczyn¬ nego ponownego zalaczenia nastepuje po wylaczeniu me¬ chanizmowego (nieszybkiego) wylacznika 5 na odejsciu dotknietym zwarciem. Czas trwania przerwy beznapie- ciowej w ukladzie moze wiec wynosic okolo 20 do 30 ms i wynika z czasu dzialania wylacznika mechanizmowego 5.

W przypadku zwarcia miedzy wylacznikami 2 i 5, to jest w przypadku zwarcia na szynach 4, nastapi wylaczenie szybkich tyrystorowych wylaczników 2, jak opisano po¬ przednio, lecz wskutek zareagowania przekazników 3 na wartosc pradu dyskryminowanego. Wartosc tego pradu powinna byc wieksza od najwiekszej amplitudy pradu przeciazeniowego, dopuszczalnego w eksploatacji gene¬ ratora 1. Wartosc pradu dyskryminowanego powinna jeszcze spelniac jeden warunek. Powinna byc ona wieksza od wartosci pradu ograniczonego, wystepujacego w obwodzie generatora 1, w przypadku zwarcia za wylacznikiem odej- sciowym 5. Spelnienie tego warunku jest konieczne, aby przekaznik 3 odróznial przypadek zwarcia na szynach glównych 4 od przypadku zwarcia na odejsciu 7. Przy zwarciu na szynach glównych 4 przekaznik 3 nie powi¬ nien spowodowac ponownego zalaczenia wylaczników 2 w konwencjonalnym cyklu samoczynnego ponownego zalaczania (SPZ).

Z kolei przy zwarciu miedzy wylacznikiem 2 i genera¬ torem 1 przekaznik 3 -reaguje na zmiane kierunku prze¬ plywu pradu, a mianowicie: od strony szyn zbiorczych 4 do miejsca zwarcia. Zwarcie to jest wylaczane z bardzo silnym ograniczeniem wartosci pradu, przykladowo do wartosci 0,5 In. W tej sytuacji w przekaznikach 3 znajdu¬ jacych sie w obwodach pozostalych generatorów 1 nie dojdzie do przekroczenia wartosci dyskryminowanej pradu.

Zwarcie zostanie wylaczone wybiorczo. Pozostale gene¬ ratory 1 beda wiec nadal pracowac, zasilajac w dalszym ciagu odbiorniki.

W alternatywnym rozwiazaniu (Fig. 2) uklad zbiorczy sklada sie z szybkich tyrystorowych wylaczników 2 z prze¬ kaznikami 3 i nieszybkich odejsciowych tyrystorowych wylaczników 8 z przekaznikami 9, polaczonymi — po¬ dobnie jak poprzednio z przekaznikami 3.

Sposób dzialania ukladu jest podobny jak opisano po¬ przednio. Róznice stanowi niewystapienie w odejsciach 7 pradu zwarciowego silników. Czas przerwy bezpradowej nie bedzie dluzszy niz 10 ms (w galeziach nie dotknietych zwarciem). Nie wystapienie pradu zwarciowego uzyskuje sie przez wyposazenie przekazników 9 w dodatkowe ele¬ menty, powodujace zablokowanie sygnalów na bramki ty¬ rystorów wylaczników 8 z chwila wystapienia zwarcia 40 45 50 55 6095 864 na jednym z odejsc 7. Przy zmianie kierunku pradu, zwia¬ zane, z przejsciem" silników, w stan pracy generatora asyn¬ chronicznego, tyrystory wylaczników 8 - n, odejsciach nie dotknietych zwarciem-nie wejda w stan przewodze¬ nia. Z chwila wylaczania wylaczników 8 - na wszystkich odejsciach i zablokowaniu wylacznika 8 przez przekaznik 9 na odejsciu dotknietym zwarciem - zostaja ponownie zalaczone szybkie tyrystorowe wylaczniki 2 generatorów 1, a nastepnie- nieszybkie tyrystorowe wylaczniki 8 odejsc 7 niedotknietych zwarciem. W ten sposób czas trwania przerwy bezpradowej w galeziach nie dotknietych zwar¬ ciem moze byc zmniejszony do 10 ms (i mniej).

W wersji ukladu wybiorczego (Fig. 3) zaprojektowano dodatkowo komputer 10, który analizuje sygna«y odbior¬ cze od przekazników 3 generatorowych i przekazników 9 odejsciowych stanowiacych integralna czesc nieszybkich tyrystorowych wylaczników U (utworzonych z wlacz¬ ników 8 i przekazników 9).

Sposób dzialania ukladu jest nastepujacy. W przypadku wystapienia zwarcia w dowolnym miejscu nastepuje ana¬ liza sygnalów odbieranych od przekazników 3 i przekaz¬ ników wylaczników 11, nastepuje lokalizacja zwarcia i podanie sygnalów na wylaczenie odpowiednich wylacz¬ ników 7 i 11 ukladu. W analizie sygnalów i sterowaniu wylacznikami 2 i 11 sa uwzglednione wszystkie mozli¬ wosc! zwarc i techniki ich wylaczania, jak to przed ta- wiono wyzej (przy opisie przykladów — fig. 1 i 2) Szybkie tyrystorowe wylaczniki 2 pradnicowe i nieszybkie wy¬ laczniki 5 lub 8 lub 11 oHejsciowe sa w wykonaniu do pracy w siec. pradu stalego lub w sieci pradu przemiennego, odpowiednio do faktycznie istniejacej sieci. Zamiast ty¬ rystorowych wylaczników nieszybkich 8 lub U moga byc zastosowane tyrystorowe styczniki, których istota dzia¬ lania ,est zblizona do istoty dzialania wylaczników ty¬ rystorowych.

Przedmiot wynalazku znajduje zastosowanie w gospo¬ darce uspolecznionej w ukladach samoczynnego ponow¬ nego zalaczania (SPW) przy zwarciach, kiedy trzeba za- pewnie znaczna pewnosc ruchu i istotnie ograniczac prady zwarciowe (przez bardzo szybkie ich wylaczanie).

Claims (6)

Zastrzezenia patentowe

1. Uklad zabezpieczen zwarciowych samoczynnego po¬ nownego zalaczania (SPZ), zawierajacy wylaczniki ge¬ neratorowe i/lub transformatorowe oraz wylaczniki odej- sciowe na obwodach zasilanych z szyn zbiorczych, wszystkie wyposazone w wyzwalacze i przekazniki reagujace na przeciazenia, w odpowiednich czasach i/lub na wartosci chwilowe, badz na stromosc pradu zwarciowego, zna¬ mienny tym, ze generatorowe i/lub transformatorowe wylaczniki (2) sa tyrystorowymi wylacznikami szybkimi, , polaczonymi z przekaznikami pozostalych wylaczników, to jest odejsciowych nieszybkich wylaczników (5) lub (8)

2. Uklad wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze wy¬ laczniki (2, 5 i 8) sa przystosowane (w wykonaniu) do pracy w sieci pradu stalego.

3. Uklad wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze wy¬ laczniki (2, 5 i 8) sa przystosowane (w wykonaniu) do pracy w sieci pradu przemiennego.

4. Uklad zabezpieczen zwarciowych samoczynnego po¬ nownego zalaczania (SPZ), zawierajacy zalaczniki ge¬ neratorowe i/lub transformatorowe oraz wylaczniki odej- sciowe, znamienny tym, ze kazdy z generatorowych i/lub transformatorowych szybkich tyrystorowych wy- aczników (2) oraz kazdy z nieszybkich odejsciowych wy- aczników (11) dolaczony jest - poprzez przekazniki U)i przekaznik wylaczników (11) - do komputera (10), sterujacego dzialaniem tyrystorowych szybkich wylacz¬ ników (2) generatorów i/lub transformatorów (1) oraz nieszybkich odejsciowych wylaczników (U).

5. Uklad wedlug zastrz. 4, znamienny tym, ze wy¬ laczniki (2 i 11) Sa przystosowane (w wykonaniu) do pracy w sieci pradu stalego.

6. Uklad wedlug zastrz. 4, znamienny tym, ze wy¬ laczniki (2 i U) sa przystosowane (w wykonaniu) do pracy w sieci pradu przemiennego. 1 $ CTTO O Fig. 195 864 A- 3 (f-ro ^O O 0 0 0 Fig, 2 Fig. 3 LZG Z-d 3 w Pab. zam. 1219-78 nakl. '120+20 egz. Cena 45 zl