RU2009592C1

RU2009592C1 - Device for protecting generator-transformer units of power station against faults on the side of high voltage

Info

Publication number: RU2009592C1
Authority: RU
Inventors: М.А. Шамис; Н.И. Козина; Л.О. Нехаева
Original assignee: Всероссийский научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт релестроения
Priority date: 1992-03-29
Filing date: 1992-03-29
Publication date: 1994-03-15

Abstract

FIELD: electric engineering. SUBSTANCE: faults starting signal generated by current protection of zero sequence of adjacent units is indicated as described starting signal enters much earlier than operation signal of voltage organ appears. Device has AND gate which has the first input connected with output of zero sequence current protection current organ of its own power unit through NOT gate. The second input of AND gate is connected with output of zero sequence voltage protection voltage organ. The third input is connected with outputs of current protection of zero sequence of adjacent power units of power station. The first input of the second AND gate is connected with outputs of current protection of zero sequence of adjacent units of power station. The second input of the second AND gate is connected with output of zero sequence voltage protection voltage organ though the second NOT gate. Output of AND gate is connected with the fourth input of the first AND gate through time delay organ, RS-flip-flop and the third NOT gate. Output of the first AND gate is connected with actuating unit through the first organ of time delay. Actuating unit turns power unit off. EFFECT: improved reliability of operation. 3 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите, и предназначено для использования в устройствах защиты энергоблоков генератор-трансформатор электростанции для действия на отключение при возникновении коротких замыканий (КЗ) на землю на стороне высокого напряжения (ВН). The invention relates to electrical engineering, in particular to relay protection, and is intended for use in power plant protection devices of a generator-transformer of a power plant to act on shutdown in the event of short circuits (short circuit) to ground on the high voltage (HV) side.

При эксплуатации на электростанциях с ВН 110-220 кВ энергоблоки генератор-трансформатор могут работать как с заземленной, так и с незаземленной нейтралью обмотки ВН трансформатора энергоблока. When operating in power plants with a VN of 110-220 kV, the generator-transformer power units can operate with both grounded and non-earthed neutral windings of the HV transformer of the power unit.

Для защиты энергоблоков, работающих с заземленной нейтралью, от КЗ на землю на стороне ВН в отечественной практике широко используется токовая защита нулевой последовательности (ТЗНП), включаемая на ток в нейтрали трансформатора энергоблока. Если же нейтраль энергоблока не заземлена, то ток в ней отсутствует и ТЗНП, реагирующая на ток в нейтрали, оказывается неработоспособной, что делает необходимым применение других дополнительных устройств релейной защиты. При этом защита энергоблока с незаземленной нейтралью должна срабатывать быстрее, чем защита блока с заземленной нейтралью. To protect power units operating with a grounded neutral from short circuit to ground on the HV side in domestic practice, zero-sequence current protection (TZNP) is widely used, which is switched on for the current in the neutrals of the power unit transformer. If the neutral of the power unit is not grounded, then there is no current in it and the load protection relay responding to the current in the neutral is inoperative, which makes it necessary to use other additional relay protection devices. In this case, the protection of a power unit with a non-grounded neutral should be faster than the protection of a unit with a grounded neutral.

Для первоочередного отключения энергоблока с незаземленной нейтралью используется ТЗНП, реагирующая на сумму токов в заземленных нейтралях других энергоблоков, с пуском ее от органа тока защиты обратной последовательности при отсутствии тока в нейтрали данного блока. Указанная защита, срабатывая, воздействует на отключение энергоблока с незаземленной нейтралью от сети ВН и на заземление его нейтрали. Но при возникновении КЗ на токопроводе, соединяющем трансформатор энергоблока с выключателем на стороне ВН, срабатывание ТЗНП, реагирующей на сумму токов, не приводит к устранению аварийного режима. В то же время защита возвращается, т. к. в нейтрали блока появляется ток. Однако при этом начнет работать ТЗНП, реагирующая на ток нейтрали энергоблока, и после набора выдержки времени она подействует на полное отключение энергоблока. Таким образом, отключение рассмотренного повреждения происходит с дополнительным замедлением, что является существенным недостатком данной защиты. For the primary shutdown of a power unit with an ungrounded neutral, TZNP is used, which responds to the sum of the currents in the grounded neutrals of other power units, with its start from the negative sequence protection current organ in the absence of current in the neutral of this unit. The specified protection, when triggered, affects the disconnection of a power unit with an ungrounded neutral from the HV network and the grounding of its neutral. But if a short circuit occurs on the current path connecting the transformer of the power unit with a switch on the HV side, the operation of the load protection relay responding to the sum of currents does not eliminate the emergency mode. At the same time, the protection returns, because a current appears in the neutral of the unit. However, at the same time, the TZNP will start to work, responding to the neutral current of the power unit, and after a set of time delay it will affect the complete shutdown of the power unit. Thus, the shutdown of the considered damage occurs with an additional slowdown, which is a significant drawback of this protection.

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности и принятым за прототип является защита по напряжению нулевой последовательности (НЗНП), содержащая схему И, к одному входу которой через схему НЕ подключен выход органа тока нулевой последовательности, ко второму входу - выход органа напряжения нулевой последовательности, к третьему входу - выходы ТЗНП других энергоблоков электростанции. Выход схемы И через орган выдержки времени (ОВВ) соединен с исполнительным блоком защиты. Для срабатывания НЗНП требуется срабатывание органа напряжения защищаемого энергоблока, отсутствие срабатывания органа напряжения защищаемого энергоблока, а также срабатывание ТЗНП других энергоблоков. Таким образом, для функционирования устройства-прототипа НЗНП каждого из энергоблоков электростанции должна быть связана с ТЗНП всех остальных энергоблоков. Вследствие этого цепи пуска НЗНП от ТЗНП оказываются очень разветвленными и протяженными, что повышает вероятность их повреждения и возможность ложного поступления пускового сигнала от ТЗНП. Последнее может привести к излишнему срабатыванию НЗНП при возникновении удаленного КЗ на землю вне зоны действия НЗНП. Of the known devices, the closest in technical essence and adopted for the prototype is the protection of the zero sequence voltage (NZNP), containing the circuit And, to one input of which through the circuit is NOT connected the output of the zero-sequence current organ, to the second input is the output of the zero-sequence voltage organ, to the third entrance - the outputs of the load-transfer protection device of other power units of the power plant. The output of the circuit And through the body time delay (OVV) is connected to the Executive protection unit. To operate the NZNP requires the actuation of the voltage organ of the protected power unit, the absence of the actuation of the voltage organ of the protected power unit, as well as the operation of the voltage protection element of other power units. Thus, for the functioning of the prototype device, the NZNP of each of the power units of the power plant must be connected with the TZNP of all other power units. As a result of this, the starting circuits of NZNP from TZNP turn out to be very branched and extended, which increases the likelihood of their damage and the possibility of a false input of the starting signal from TZNP. The latter can lead to unnecessary triggering of NZNP when a remote short-circuit occurs on the ground outside the zone of NZNP.

По сравнению с прототипом предложенное устройство дополнено узлом, фиксирующим появление ложных сигналов срабатывания ТЗНП соседних энергоблоков, а алгоритм формирования логической частью устройства сигнала на отключение энергоблока дополнен четвертым условием: отсутствием срабатывания узла, выявляющего поступление ложных сигналов от ТЗНП соседних энергоблоков. Compared with the prototype, the proposed device is supplemented with a node that fixes the appearance of false triggering signals of the load protection factor of neighboring power units, and the algorithm for generating the signal to turn off the power unit by the logical part of the device is supplemented by a fourth condition: the absence of a node that detects the arrival of false signals from the voltage protection factor of neighboring power units.

Сущность изобретения заключается в выявлении ложного пускового сигнала от ТЗНП соседних энергоблоков по факту того, что указанный пусковой сигнал поступает значительно ранее появления сигнала срабатывания органа напряжения. Для этого в устройстве, содержащем схему И, первый вход которой соединен через схему НЕ с выходом органа тока ТЗНП своего энергоблока, второй - с выходом органа напряжения НЗНП, третий с выходами ТЗНП соседних энергоблоков электростанции, предусмотрена вторая схема И, первый вход которой соединен с выходами ТЗНП соседних энергоблоков электростанции, второй - через вторую схему НЕ с выходом органа напряжения НЗНП. Выход схемы И через второй орган выдержки времени, R-S-триггер и третью схему НЕ соединен с четвертым входом первой схемы И. Выход первой схемы И соединен через первый орган выдержки времени с исполнительным блоком, действующим на отключение энергоблока. The essence of the invention lies in the detection of a false start signal from the voltage converter of neighboring power units in the fact that the specified start signal arrives much earlier than the occurrence of the response signal of the voltage organ. To this end, in a device containing circuit I, the first input of which is connected through the NOT circuit to the output of the current source of the voltage transformer substation of its power unit, the second to the output of the voltage transformer of the low voltage switch, the third to the outputs of the voltage transformer of the neighboring power units of the power plant, a second circuit I is provided, the first input of which is connected to the outputs of the load-transfer protection circuit of neighboring power units of the power plant, the second through the second circuit NOT with the output of the voltage organ of the low-voltage switchgear. The output of the And circuit through the second time delay organ, the R-S trigger and the third circuit is NOT connected to the fourth input of the first I circuit. The output of the first And circuit is connected through the first time delay organ to the executive unit acting to shut off the power unit.

На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2, 3 - временные диаграммы, поясняющие функционирование устройства. In FIG. 1 shows a structural diagram of the proposed device; in FIG. 2, 3 are timing diagrams explaining the operation of the device.

Устройство содержит орган тока 1 ТЗНП защищаемого энергоблока; орган 2 напряжения НЗНП; первую схему НЕ 3, первую схему И 4, первый орган 5 выдержки времени, исполнительный блок 6, вторую схему НЕ 7, вторую схему И 8, второй орган 9 выдержки времени, RS-триггер, третью схему НЕ 11, U₁, . . . , U₁₁ - сигналы на выходах элементов 1 - 11 структурной схемы, соответственно; U_n - сигнал пуска НЗНП от ТЗНП соседних энергоблоков.The device contains an organ of current 1 TZNP protected unit; body 2 voltage NZNP; the first circuit NOT 3, the first circuit And 4, the first body 5 time delay, the Executive unit 6, the second circuit NOT 7, the second circuit AND 8, the second body 9 time delay, RS-trigger, the third circuit HE 11, U ₁ ,. . . , U ₁₁ - signals at the outputs of elements 1 - 11 of the structural diagram, respectively; U _n - start signal NZNP from TZNP neighboring power units.

Как видно из фиг. 1, выход органа тока ТЗНП защищаемого энергоблока соединен с входом схемы НЕ 3, выход которой соединен с первым входом схемы И 4. Выход органа напряжения 2 соединен с вторым входом схемы И 4 и с входом схемы НЕ 7. На третий вход схемы И 4 и первый вход схемы И 8 подводится внешний сигнал от ТЗНП соседних блоков. Второй вход схемы И 8 соединен с выходом второй схемы НЕ 7. Выход схемы И 8 соединен с входом второго органа 9 выдержки времени, выход которого соединен с входом триггера 10. На вход R-триггера подается сигнал от кнопки съема сигнализации. Выход триггера 10 соединен с входом третьей схемы НЕ 11, выход которой соединен с четвертым входом И 4. Выход схемы И 4 соединен с входом органа 5 выдержки времени, выход которого соединен с входом исполнительного органа 6. As can be seen from FIG. 1, the output of the current element TZNP of the protected power unit is connected to the input of the circuit NOT 3, the output of which is connected to the first input of the circuit And 4. The output of the voltage 2 is connected to the second input of the circuit And 4 and to the input of the circuit NOT 7. To the third input of the circuit And 4 and the first input of the And 8 circuit is supplied with an external signal from the transformer substation of the neighboring blocks. The second input of the And 8 circuit is connected to the output of the second NOT 7 circuit. The output of And 8 is connected to the input of the second time delay organ 9, the output of which is connected to the input of the trigger 10. A signal from the alarm removal button is sent to the R-trigger input. The output of the trigger 10 is connected to the input of the third circuit HE 11, the output of which is connected to the fourth input And 4. The output of the circuit And 4 is connected to the input of the body 5 time delay, the output of which is connected to the input of the Executive body 6.

Устройство защиты работает следующим образом. The protection device operates as follows.

При работе энергоблока с незаземленной нейтралью и возникновении КЗ на землю на стороне ВН (см. фиг. 2) срабатывает орган напряжения 2 НЗНП и подает логический сигнал "1" на второй вход схемы И 4 и на вход схемы НЕ 7. Орган тока 1 ТЗНП данного энергоблока не работает по причине разземленной нейтрали, в результате чего с выхода инвертора 3 на первый вход схемы И 4 поступает логический сигнал "1". При срабатывании в момент t₂ ТЗНП энергоблоков электростанции, имеющих заземленную нейтраль, на третий вход схемы И 4 и на второй вход схемы И 8 поступает логический сигнал "1". Состояние схемы И 4 определяется сигналом на ее четвертом входе. Логическая схема И 8 не работает, так как на ее второй вход при срабатывании органа 2 напряжения с выхода схемы НЕ 7 поступает блокирующий логический сигнал "0", в результате чего на выходах схемы И 8, органа 9 выдержки времени, триггера 10 и входе схемы НЕ 11 также присутствует логический сигнал "0", а с выхода схемы НЕ 11 на четвертый вход схемы И 4 поступает логический сигнал 1. Схема И 4 срабатывает и запускает орган выдержки времени 5, после срабатывания которого в момент t₃ исполнительный орган 6 формирует сигнал на отключение энергоблока.When the power unit is operating with non-earthed neutral and a short circuit occurs on the ground on the HV side (see Fig. 2), the voltage element 2 of the low-voltage switch is triggered and feeds a logic signal "1" to the second input of the AND 4 circuit and to the input of the HE 7 circuit. This power unit does not work due to a grounded neutral, as a result of which the logic signal "1" is supplied from the output of the inverter 3 to the first input of the And 4 circuit. When triggered at the time t _{2 of the} load-loss protection factor of power units of a power plant having a grounded neutral, a logical signal "1" is supplied to the third input of circuit I 4 and to the second input of circuit And 8. The state of the And 4 circuit is determined by the signal at its fourth input. The AND 8 logic circuit does not work, since a blocking logic signal “0” is supplied to its second input when the voltage organ 2 is triggered from the output of the NOT 7 circuit, as a result of which the outputs of the And 8 circuit, time delay organ 9, trigger 10 and the circuit input NOT 11 there is also a logical signal "0", and from the output of the circuit NOT 11 to the fourth input of the AND 4 circuit, the logical signal 1 comes in. The And 4 circuit works and starts the time delay 5, after which at the moment t _{3 the} actuator 6 generates a signal to shut down the power unit.

При появлении в цепях приема сигнала ТЗНП от других энергоблоков ложного сигнала пуска (см. фиг. 3) ввиду отсутствия срабатывания органа напряжения 2 НЗНП в момент t₁ на первый и второй входы схемы И 8 поступают логические сигналы "1". На выходе схемы И 8 появляется логический сигнал "1", который запускает орган 9 выдержки времени, предусмотренный для отстройки от максимально возможной разновременности появления сигнала срабатывания органа напряжения 2 НЗНП и пускового сигнала ТЗНП соседних энергоблоков при КЗ на землю на стороне ВН. После срабатывания органа 9 выдержки времени в момент t₂ сигнал срабатывания запоминается триггером 10, инвертируется элементом НЕ 11, с выхода которого на четвертый вход логической схемы И 4 поступает блокирующий сигнал 0. В результате чего при возникновении в момент t₃ условий для срабатывания органа напряжения 2 НЗНП при удаленных КЗ на землю, когда на первых трех входах схемы И 4 присутствуют логические сигналы "1" срабатывание ее блокируется сигналом "0" на ее четвертом входе. При этом с выхода триггера 10 поступает сигнал о неисправности в цепях НЗНП.If a false start signal appears in the circuits of receiving the signal of the load-sensing element from other power units (see Fig. 3) due to the absence of the actuation of the voltage element 2 of the low-voltage switch-over device at time t ₁ , the logic signals “1” are fed to the first and second inputs of circuit And 8. At the output of circuit And 8, a logical signal "1" appears, which triggers the time delay unit 9, which is designed to detune from the maximum possible time difference between the appearance of the actuation signal of voltage element 2 of the low voltage switchgear and the starting signal of the voltage drop of neighboring power units during short circuit to ground on the HV side. After the actuation of the time delaying organ 9 at time t _2, the response signal is stored by trigger 10, inverted by the element HE 11, from the output of which the blocking signal 0 enters the fourth input of the logic circuit And 4. As a result, when conditions for triggering the voltage organ occur at time t ₃ 2 NZNP at remote short circuit to ground, when at the first three inputs of circuit And 4 there are logical signals "1", its operation is blocked by the signal "0" at its fourth input. In this case, the output of the trigger 10 receives a signal about a malfunction in the NZNP circuits.

Как показали проведенные расчеты, использование предлагаемого режима позволяет уменьшить интенсивность излишних срабатываний НЗНП более чем на порядок. Достигнутое дает возможность существенно уменьшить ущерб, обуславливаемый ненадежностью защиты. As the calculations showed, the use of the proposed mode allows us to reduce the intensity of excessive NZNP operations by more than an order of magnitude. Achieved makes it possible to significantly reduce the damage caused by the unreliability of protection.

В соответствии с настоящим техническим решением ВНИИРом разработано устройство защиты, входящее в состав шкафа защит типа ШЭ1104 энергоблоков генератор-трансформатор (тема 02.268-90). (56) Вавин В. Н. Релейная защита блоков турбогенератор-трансформатор. М. : Энергоатомиздат, 1982, с. 42-43. In accordance with this technical decision, VNIIR has developed a protection device that is part of the protection cabinet of the ШЭ1104 type of power units of a generator-transformer (topic 02.268-90). (56) Vavin V.N. Relay protection of turbogenerator-transformer blocks. M.: Energoatomizdat, 1982, p. 42-43.

Руководящие указания по релейной защите. Выпуск 5, 1963, с. 36-39. Guidelines for relay protection. Issue 5, 1963, p. 36-39.

Claims

DEVICE FOR PROTECTING POWER UNITS ELECTRIC POWER GENERATOR-TRANSFORMER FROM SHORT CIRCUITS ON HIGH VOLTAGE SIDE, containing the first circuit AND, to the input of which the zero-sequence current organ is NOT connected through the first circuit, the third-stage voltage organ output is connected to the second input the outputs of the current protection of the zero sequence of other power units of the power plant, the output of the first circuit And through the first body time delay connected to the Executive unit , characterized in that the device is additionally introduced the second and third circuit NOT, the second circuit And, the second time delay and RS-trigger, to the first input of the second circuit And the outputs of the protection of other power units of the power plant are connected, to the second input of the second circuit And through the second the circuit is NOT connected to the output of the zero-voltage organ, the output of the second circuit And through the second time delay organ is connected to the S-input of the RS-trigger, the R-input of which is connected to the alarm removal button, and the trigger output is connected to the signaling circuits and faults and through the third circuit NOT with an additional fourth input of the first circuit I.