RU97873U1 - DEVICE FOR PROTECTING THE GENERATOR FROM CIRCUIT TO THE EARTH IN THE STATOR WINDING - Google Patents

DEVICE FOR PROTECTING THE GENERATOR FROM CIRCUIT TO THE EARTH IN THE STATOR WINDING Download PDF

Info

Publication number
RU97873U1
RU97873U1 RU2010117274/07U RU2010117274U RU97873U1 RU 97873 U1 RU97873 U1 RU 97873U1 RU 2010117274/07 U RU2010117274/07 U RU 2010117274/07U RU 2010117274 U RU2010117274 U RU 2010117274U RU 97873 U1 RU97873 U1 RU 97873U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
current
output
organ
prohibition
sensor
Prior art date
Application number
RU2010117274/07U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Георгиевич Алексеев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Резонанс" (ООО "НПП "Резонанс")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Резонанс" (ООО "НПП "Резонанс") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Резонанс" (ООО "НПП "Резонанс")
Priority to RU2010117274/07U priority Critical patent/RU97873U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU97873U1 publication Critical patent/RU97873U1/en

Links

Abstract

1. Устройство защиты генератора от замыканий на землю в обмотке статора, содержащее первый токовый орган, избирательно реагирующий на однофазное замыкание на землю, и второй токовый орган, избирательно реагирующий на двойное замыкание на землю, входы которых подключены к выходу датчика тока нулевой последовательности, первый пусковой орган, реагирующий на любое замыкание на землю в сети генераторного напряжения, и второй пусковой орган, реагирующий на замыкание на землю вблизи нейтрали обмотки статора, входы которых подключены к выходу датчика напряжения нулевой последовательности, датчик междуфазного короткого замыкания и логический блок, подключенный выходом к исполнительному элементу защиты, а первым, вторым, третьим, четвертым и пятым входами - к выходам первого токового органа, второго токового органа, первого пускового органа, второго пускового органа и датчика междуфазного короткого замыкания соответственно, при этом логический блок выполнен с возможностью ! запрета срабатывания защиты от первого токового органа через заданное время выдержки после срабатывания первого или второго пусковых органов, ! снятия указанного запрета при срабатывании первого или второго токовых органов, ! запрета срабатывания защиты от первого токового органа при срабатывании датчика междуфазного короткого замыкания, ! запрета срабатывания защиты от первого токового органа на заданное время после возврата датчика междуфазного короткого замыкания, ! запрета срабатывания защиты от токовых органов при отсутствии срабатывания, по меньшей мере, одного из пусковых органов, ! снятия запрета срабатывания защиты от перв� 1. Device for protecting the generator from earth faults in the stator winding, comprising a first current organ selectively responding to a single-phase earth fault, and a second current organ selectively reacting to a double earth fault, the inputs of which are connected to the output of the zero sequence current sensor, the first a trigger that responds to any earth fault in the generator voltage network, and a second trigger that responds to an earth fault near the neutral of the stator winding, the inputs of which are connected to the output a zero sequence voltage sensor, an interphase short circuit sensor and a logic unit connected to the output of the protection by the output, and the first, second, third, fourth and fifth inputs to the outputs of the first current organ, second current organ, first trigger, second trigger and interphase short circuit sensor, respectively, while the logic unit is configured to! prohibition of operation of protection against the first current organ after a set exposure time after the operation of the first or second starting organs,! lifting the prohibition when the first or second current organs are triggered,! prohibition of operation of protection against the first current organ when the interphase short-circuit sensor is triggered,! prohibition of operation of protection from the first current organ for a specified time after the return of the interphase short-circuit sensor,! prohibition of operation of protection against current organs in the absence of operation of at least one of the starting organs,! lifting the prohibition of operation of protection against the first�

Description

Область техникиTechnical field

Предложение относится к электротехнике и может быть применено в устройствах защиты генератора от замыканий на землю в обмотке статора.The proposal relates to electrical engineering and can be applied in devices protecting the generator from earth faults in the stator winding.

Уровень техникиState of the art

Известно устройство защиты генератора от замыканий на землю в обмотке статора [пат. RU 2096885, МПК H02H 7/06, 1997 г.], выбранное в качестве прототипа.A device for protecting the generator from earth faults in the stator winding [US Pat. RU 2096885, IPC H02H 7/06, 1997], selected as a prototype.

Прототип содержит преобразователь тока, к выходу которого присоединены входы первого и второго реагирующих органов. Первый реагирующий орган выполнен в виде последовательно соединенных заграждающего фильтра, усилителя, выпрямителя, сглаживающего элемента и органа сравнения с уставкой. Устройство содержит также пусковой орган, первый и второй органы блокировки. К выходу пускового органа подключен вход первого органа блокировки, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого реагирующего органа, а третий вход - с выходом второго органа блокировки. Выход второго реагирующего органа подключен к первому входу второго элемента И, второй вход которого подключен к выходу пускового органа, а третий - к выходу второго органа блокировки. Выход первого элемента И через первый элемент выдержки времени на срабатывание подключен к первому входу элемента ИЛИ, второй вход которого через второй элемент выдержки времени на срабатывание подключен к выходу второго элемента И, а выход соединен с входом исполнительного органа.The prototype contains a current converter, the output of which is connected to the inputs of the first and second reacting organs. The first reacting body is made in the form of a series-connected blocking filter, amplifier, rectifier, smoothing element and a comparison body with a set point. The device also contains a trigger, the first and second locking bodies. The input of the starting block is connected to the input of the first blocking organ, the output of which is connected to the first input of the first element And, the second input of which is connected to the output of the first reacting organ, and the third input is connected to the output of the second blocking organ. The output of the second reacting organ is connected to the first input of the second AND element, the second input of which is connected to the output of the starting organ, and the third to the output of the second locking organ. The output of the first AND element through the first element of the delay time for operation is connected to the first input of the OR element, the second input of which through the second element of the delay time for operation is connected to the output of the second element AND, and the output is connected to the input of the executive body.

Недостатки прототипа состоят в следующем.The disadvantages of the prototype are as follows.

Защита чувствительна только к устойчивым однофазным замыканиям в обмотке статора, при которых длительность протекания тока нулевой последовательности превышает выдержку времени на срабатывание, необходимую для отстройки от однократных кратковременных замыканий. Между тем, как показывают исследования, повреждение обмотки статора генератора, работающего на сборные шины в сети с компенсированной нейтралью, в начальной стадии характеризуется многократными повторно-кратковременными замыканиями, каждое из которых имеет длительность 2-5 мс, повторяющихся с интервалом 40-200 мс.Protection is sensitive only to stable single-phase faults in the stator winding, in which the duration of the zero sequence current exceeds the trip time delay necessary to detune from single short-circuit faults. Meanwhile, studies show that damage to the stator winding of a generator operating on busbars in a compensated neutral network is characterized in the initial stage by repeated repeated short-circuit faults, each of which has a duration of 2-5 ms, repeated at intervals of 40-200 ms.

При определенных временных соотношениях возможна необоснованная блокировка защиты при следующей последовательности замыканий:At certain time ratios, an unreasonable blocking of protection is possible with the following sequence of faults:

- внешнее однофазное замыкание на землю в сети, переходящее в двойное замыкание с одной точкой во внешней сети, а второй - в зоне действия защиты;- an external single-phase earth fault in the network, turning into a double circuit with one point in the external network, and the second in the protection zone;

- отключение внешнего замыкания сетевыми защитами с сохранением однофазного замыкания во второй точке в зоне действия защиты.- disconnection of an external circuit by network protections while maintaining a single-phase circuit at a second point in the protection zone.

Кроме того, прототип необоснованно блокирует защиту при двойных замыканиях в зоне действия защиты, если последние сопровождаются большим током.In addition, the prototype unreasonably blocks the protection against double faults in the protection zone, if the latter are accompanied by high current.

Раскрытие существа полезной моделиUtility model creature disclosure

Задача полезной модели - устранить указанные недостатки прототипа.The objective of the utility model is to eliminate the indicated disadvantages of the prototype.

Технический результат полезной модели - обеспечение чувствительности защиты не только к устойчивым замыканиям на землю в генераторе, но и к повторно-кратковременным замыканиям и недопущение необоснованных блокировок при переходе двойного замыкания в однофазное и при двойных замыканиях, сопровождающихся большими токами.The technical result of the utility model is to ensure the sensitivity of protection not only to stable earth faults in the generator, but also to intermittent short-circuits and to prevent unreasonable interlocks during the transition of a double circuit to a single-phase circuit and when double circuits are accompanied by high currents.

Предметом полезной модели является устройство защиты генератора от замыканий на землю в обмотке статора, содержащее первый токовый орган, избирательно реагирующий на однофазное замыкание на землю, и второй токовый орган, избирательно реагирующий на двойное замыкание на землю, входы которых подключены к выходу датчика тока нулевой последовательности, первый пусковой орган, реагирующий на любое замыкание на землю в сети генераторного напряжения, и второй пусковой орган, реагирующий на замыкание на землю вблизи нейтрали обмотки статора, входы которых подключены к выходу датчика напряжения нулевой последовательности, датчик междуфазного короткого замыкания и логический блок, подключенный выходом к исполнительному элементу защиты, а первым, вторым, третьим, четвертым и пятым входами к выходам первого токового органа, второго токового органа, первого пускового органа, второго пускового органа и датчика междуфазного короткого замыкания соответственно, при этом логический блок выполнен с возможностью:The subject of a utility model is a device for protecting the generator from earth faults in the stator winding, containing a first current organ selectively responding to a single-phase earth fault, and a second current organ selectively reacting to a double earth fault, the inputs of which are connected to the output of the zero-sequence current sensor , the first starting organ that responds to any earth fault in the generator voltage network, and the second starting organ that responds to an earth fault near the neutral of the stator winding, the moves of which are connected to the output of the zero-sequence voltage sensor, an interphase short circuit sensor and a logic unit connected by an output to the protective actuation element, and the first, second, third, fourth and fifth inputs to the outputs of the first current organ, second current organ, first starting organ, the second starting body and the interphase short circuit sensor, respectively, while the logic unit is configured to:

запрета срабатывания защиты от первого токового органа через заданное время выдержки после срабатывания первого или второго пусковых органов;prohibiting the operation of protection from the first current organ after a specified exposure time after the operation of the first or second starting organs;

снятия указанного запрета при срабатывании первого или второго токовых органов;lifting this prohibition when the first or second current organs are triggered;

запрета срабатывания защиты от первого токового органа при срабатывании датчика междуфазного короткого замыкания;prohibiting the operation of protection from the first current organ when the interphase short circuit sensor is triggered;

запрета срабатывания защиты от первого токового органа на заданное время после возврата датчика междуфазного короткого замыкания;prohibiting the operation of protection from the first current organ for a specified time after the return of the interphase short circuit sensor;

запрета срабатывания защиты от токовых органов при отсутствии срабатывания, по меньшей мере, одного из пусковых органов;prohibition of operation of protection against current organs in the absence of operation of at least one of the starting organs;

снятия запрета срабатывания защиты от первого токового органа при срабатывании, по меньшей мере, одного из пусковых органов;removing the ban on the operation of protection from the first current organ when triggered by at least one of the starting organs;

снятия запрета срабатывания защиты от второго токового органа при срабатывании первого пускового органа;removing the ban on the operation of protection against the second current organ when the first trigger is triggered;

запрета срабатывания защиты при кратковременных срабатываниях токовых и пусковых органов;prohibition of tripping of protection during short-term tripping of current and starting organs;

обеспечения срабатывания защиты при непрерывном срабатывании, по меньшей мере, одного пускового органа и одновременном N-кратном повторно-кратковременном срабатывании первого токового органа с интервалом, не превышающим заданный.ensuring the protection is triggered by the continuous operation of at least one starting element and the simultaneous N-fold repeated and short-time operation of the first current organ with an interval not exceeding the specified one.

Это позволяет получить указанный технический результат.This allows you to get the specified technical result.

Развитие полезной модели состоит в том, что первый токовый орган снабжен блоком компенсации емкостной составляющей тока нулевой последовательности, вход которого подключен к выходу датчика напряжения нулевой последовательности.The development of the utility model consists in the fact that the first current organ is equipped with a compensation unit for the capacitive component of the zero sequence current, the input of which is connected to the output of the zero sequence voltage sensor.

Это устраняет необходимость загрубления защиты в том случае, когда в зону действия защиты входят кабели, соединяющие генератор с распределительным устройством, и, тем самым, повышает ее чувствительность и селективность.This eliminates the need for roughening the protection when the cables connecting the generator with the switchgear are included in the protection zone, and thereby increase its sensitivity and selectivity.

Осуществление полезной моделиUtility Model Implementation

На фиг.1 представлен пример схемы устройства, подключенного к электрооборудованию защищаемого генератора. На схеме показаны:Figure 1 presents an example diagram of a device connected to the electrical equipment of the protected generator. The diagram shows:

- первый токовый орган 1, избирательно реагирующий на однофазное замыкание на землю, и второй токовый орган 2, избирательно реагирующий на двойное замыкание на землю, входы которых подключены к выходу датчика 3 тока нулевой последовательности;- the first current organ 1, selectively reacting to a single-phase earth fault, and the second current organ 2, selectively reacting to a double earth fault, the inputs of which are connected to the output of the zero-sequence current sensor 3;

- первый пусковой орган 4, реагирующий на любое замыкание на землю в сети генераторного напряжения, и второй пусковой орган 5, реагирующий на замыкание на землю вблизи нейтрали обмотки статора, входы которых подключены к выходу датчика 6 напряжения нулевой последовательности;- the first starting element 4, responding to any earth fault in the generator voltage network, and the second starting organ 5, responding to an earth fault near the neutral of the stator winding, the inputs of which are connected to the output of the zero-sequence voltage sensor 6;

- датчик 7 междуфазного короткого замыкания, сравнивающий с уставками фазные токи генератора, и срабатывающий (выдающий сигнал) при превышении уставки, хотя бы одним из них;- an interphase short circuit sensor 7, which compares the phase currents of the generator with the settings, and the triggered (issuing signal) when at least one of them is exceeded;

- логический блок 8, который подключен выходом к исполнительному элементу 9 защиты, а первым, вторым, третьим, четвертым и пятым входами 10, 11, 12, 13 и 14 к выходам первого токового органа, второго токового органа, первого пускового органа, второго пускового органа и датчика 7 междуфазного короткого замыкания соответственно.- a logical unit 8, which is connected by an output to the actuator 9 of the protection, and the first, second, third, fourth and fifth inputs 10, 11, 12, 13 and 14 to the outputs of the first current organ, second current organ, first trigger, second trigger body and sensor 7 interphase short circuit, respectively.

Кроме того, на фиг.1 показаны обмотка 15 статора защищаемого генератора и установленная на его выводах трехфазная группа измерительных трансформаторов 16 тока.In addition, figure 1 shows the stator winding 15 of the protected generator and installed on its terminals three-phase group of measuring current transformers 16.

Токи 1а и 1с двух фазных обмоток трансформатора 16 проходят через входные цепи датчика 7 и суммируются с током третьей фазной обмотки трансформатора 16 на входе датчика 3 тока I0 нулевой последовательности. Датчик 3 представляет собой преобразователь тока в напряжение (например, низкоомный резистор), введенный в цепь суммарного тока трех фаз трансформатора 16.Currents 1 a and 1 with two phase windings of the transformer 16 passes through the sensor input circuit 7 and summed with the current of the third phase windings of the transformer 16 to the sensor input 3 of the current I 0 the zero sequence. The sensor 3 is a current to voltage converter (for example, a low-resistance resistor) introduced into the total current circuit of the three phases of the transformer 16.

Датчик 6 напряжения U0 нулевой последовательности выполнен на основе трансформатора напряжения с последовательно соединенными вторичными обмотками.Sensor 6 voltage U 0 zero sequence is made on the basis of a voltage transformer with series-connected secondary windings.

На фиг.1 также показана внутренняя структура первого токового органа 1 и блока 8.Figure 1 also shows the internal structure of the first current organ 1 and block 8.

Орган 1 снабжен блоком 17 компенсации емкостной составляющей тока нулевой последовательности, который входом подключен к выходу датчика 6 напряжения нулевой последовательности. В состав первого токового органа 1 входят последовательно включенные заграждающий фильтр 18, усилитель 19, выпрямитель 20, сумматор 21 и орган 22 сравнения с уставкой. Блок 17 компенсации образуют последовательно включенные заграждающий фильтр 23, дифференцирующий элемент 24 и выпрямитель 25, выход которого подключен к первому входу сумматора 21.Body 1 is equipped with a block 17 for compensating the capacitive component of the zero sequence current, which is connected to the output of the zero sequence voltage sensor 6 by an input. The composition of the first current organ 1 includes sequentially connected blocking filter 18, amplifier 19, rectifier 20, adder 21 and organ 22 for comparison with the set point. The compensation unit 17 form a series-connected blocking filter 23, a differentiating element 24 and a rectifier 25, the output of which is connected to the first input of the adder 21.

В состав логического блока 8 входят: первый 26 и второй 27 элементы выдержки времени на срабатывание, первый 28, второй 29 и третий 30 элементы выдержки времени на возврат, первый 31, второй 32, третий 33 и четвертый 34 элементы ИЛИ, первый 35 и второй 36 элементы И, а также счетчик 37. Элемент 28 выдержки времени помимо запускающего входа, подключенного к выходу элемента 31, снабжен блокировочным входом, подключенным к выходу элемента 33.The logical block 8 includes: the first 26 and second 27 elements of the delay time for the response, the first 28, second 29 and third 30 elements of the delay time for the return, the first 31, second 32, the third 33 and fourth 34 elements OR, the first 35 and second 36 And elements, as well as a counter 37. The time delay element 28, in addition to the triggering input connected to the output of the element 31, is equipped with a blocking input connected to the output of the element 33.

Такое выполнение блока 8 не является единственно возможным. Блок 8 может быть выполнен также на базе программируемого микропроцессора и реализовывать свои функции под управлением соответствующей программы.This embodiment of block 8 is not the only possible one. Block 8 can also be performed on the basis of a programmable microprocessor and realize its functions under the control of the corresponding program.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Через датчик тока 3 протекает ток Io от трехфазной группы трансформаторов тока 16, содержащий как составляющую промышленной частоты, так и высшие гармоники. В режиме без замыкания на землю ток Io является током небаланса, а при внешнем однофазном замыкании на землю - суммой тока небаланса и тока нулевой последовательности через емкость обмотки 15 статора генератора на землю.A current Io flows through a current sensor 3 from a three-phase group of current transformers 16, containing both a component of the industrial frequency and higher harmonics. In the mode without earth fault, the current Io is the unbalance current, and in the case of an external single-phase earth fault, it is the sum of the unbalance current and the zero sequence current through the capacitance of the stator winding 15 of the generator to earth.

К входам пусковых органов 4 и 5 и входу первого токового органа 1 подводится от датчика 6 напряжение нулевой последовательности 3Uo, которое в режиме без замыкания на землю близко к нулю. При возникновении однофазного замыкания на землю напряжение 3Uo увеличивается, причем его величина и гармонический состав зависит от вида однофазного замыкания. Первый пусковой орган 4 срабатывает и формирует на своем выходе сигнал логической единицы в случае, если суммарное напряжение 3Uo превысит заданное значение. Второй пусковой орган 5 срабатывает и формирует на своем выходе сигнал логической единицы в случае, если третья гармоническая составляющая напряжения нулевой последовательности (150 Гц) превысит заданное значение. При отсутствии замыкания на землю в сети генераторного напряжения пусковые органы 4 и 5 находятся в несработанном состоянии, и на их выходах сигнал соответствует логическому нулю. Эти сигналы поступают на входы 12 и 13 логического блока 8 соответственно.To the inputs of the starting organs 4 and 5 and the input of the first current organ 1, a voltage of zero sequence 3Uo is supplied from the sensor 6, which is close to zero in the non-short circuit mode. When a single-phase earth fault occurs, the voltage 3Uo increases, and its magnitude and harmonic composition depends on the type of single-phase earth fault. The first starting element 4 is triggered and generates a logical unit signal at its output if the total voltage 3Uo exceeds a predetermined value. The second starting element 5 is triggered and generates a logical unit signal at its output if the third harmonic component of the zero sequence voltage (150 Hz) exceeds a predetermined value. In the absence of an earth fault in the generator voltage network, the starting elements 4 and 5 are in an unworked state, and at their outputs the signal corresponds to a logical zero. These signals are fed to the inputs 12 and 13 of the logic block 8, respectively.

Заграждающий фильтр 23 выделяет из суммарного напряжения 3Uo составляющие всех частот за исключением составляющей промышленной частоты. Полученный сигнал дифференцируется элементом 24, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный току нулевой последовательности, протекающему на землю через емкость обмотки статора генератора. Сигнал с выхода элемента 24 выпрямляется выпрямителем 25 и со знаком минус поступает на первый вход сумматора 21.The blocking filter 23 extracts from the total voltage 3Uo the components of all frequencies except the component of the industrial frequency. The received signal is differentiated by element 24, the output of which is a signal proportional to the zero sequence current flowing to the ground through the capacitance of the generator stator winding. The signal from the output of the element 24 is rectified by the rectifier 25 and with a minus sign is fed to the first input of the adder 21.

Сигнал с выхода датчика тока 3 поступает в первый токовый орган 1 на заграждающий фильтр 18, который выделяет составляющие высших гармоник. Далее, пройдя через усилитель 19, выпрямитель 20, сигнал со знаком плюс поступает на второй вход сумматора 21. Элемент 21 суммирует поступающий со знаком плюс рабочий сигнал с выхода выпрямителя 20 и поступающий со знаком минус тормозной сигнал с выхода выпрямителя 25. Полученный на выходе сумматора 21 сигнал поступает на вход элемента 22 сравнения с уставкой. Уставка элемента 22 обеспечивает отстройку от токов небаланса. Поэтому при отсутствии однофазного замыкания на землю на выходе элемента 22 формируется сигнал логического нуля, соответствующий несработанному состоянию органа 1. Этот сигнал поступает на вход 10 блока 8.The signal from the output of the current sensor 3 enters the first current organ 1 to the blocking filter 18, which selects the components of higher harmonics. Further, after passing through the amplifier 19, the rectifier 20, the plus signal is supplied to the second input of the adder 21. Element 21 summarizes the plus signal received from the output of the rectifier 20 and the minus brake signal from the output of the rectifier 25. Received at the output of the adder 21, the signal is supplied to the input of the comparison element 22 with the setpoint. The setting of element 22 provides a detuning from unbalance currents. Therefore, in the absence of a single-phase earth fault, a logical zero signal is generated at the output of element 22, which corresponds to the unworked state of organ 1. This signal is fed to input 10 of block 8.

Сигнал с выхода датчика тока 3 поступает также на второй токовый орган 2, предназначенный для выявления двойных замыканий на землю с одной точкой в зоне действия защиты, а второй во внешней сети. При отсутствии такого замыкания на выходе 2 органа формируется сигнал логического нуля, который поступает на вход 11 блока 8.The signal from the output of the current sensor 3 also arrives at the second current organ 2, designed to detect double earth faults with one point in the protection zone, and the second in the external network. In the absence of such a circuit at the output 2 of the body, a logical zero signal is generated, which is fed to input 11 of block 8.

Через входную цепь датчика 7 протекают токи двух фаз (А и С) обмоток 15 статора защищаемого генератора. Датчик 7 предназначен для блокирования действия защиты при неудаленных внешних коротких замыканиях, сопровождающихся насыщением трансформаторов тока 16, резким возрастанием их погрешностей и, вследствие этого возрастанием тока небаланса на входе датчика 3. При фазных токах Ia и Ic, не превышающих заданный уровень, на выходе датчика 7 формируется сигнал логической единицы, а при превышении любым из токов Ia, Ic заданного уровня датчик 7 срабатывает и его выходной сигнал принимает значение логического нуля, которое поступает на вход 14 блока 8.Through the input circuit of the sensor 7 flows the currents of two phases (A and C) of the stator windings 15 of the protected generator. The sensor 7 is designed to block the protection action in the event of external external short circuits accompanied by saturation of the current transformers 16, a sharp increase in their errors and, as a result, an increase in the unbalance current at the input of the sensor 3. At phase currents Ia and Ic not exceeding the specified level, at the output of the sensor 7, a signal of a logical unit is generated, and when any of the currents Ia, Ic exceeds a predetermined level, the sensor 7 is triggered and its output signal takes a logical zero value, which is fed to input 14 of block 8.

Таким образом, в нормальном режиме, без однофазных замыканий на землю на входах 10, 11, 12 и 13 блока 8 имеют место сигналы логического нуля, а на входе 14 - сигнал логической единицы.Thus, in the normal mode, without single-phase earth faults, inputs of logic 10, 11, 12 and 13 of unit 8 have logic zero signals, and input 14 contains a logic one signal.

При возникновении внешнего однофазного замыкания на землю под действием появившегося напряжения нулевой последовательности частотой 50 Гц срабатывает пусковой орган 4 и на входе 12 блока 8 появляется сигнал логической единицы. Через элемент 31 ИЛИ этот сигнал запускает элемент 28 выдержки времени, который в течение заданного времени пропускает запускающий сигнал на первый вход элемента 35 И. Однако, из-за того, что орган 1 не срабатывает в течение выдержки времени элемента 28 на второй вход элемента 35 И поступает сигнал логического нуля и на выходе элемента 35 И также сохраняется сигнал логического нуля. Сигнал логической единицы с входа 12 поступает также на первый вход элемента 36 И. Однако, из-за того, что орган 2 не срабатывает, на второй вход элемента 36 И поступает сигнал логического нуля и на выходе элемента 36 И также сохраняется сигнал логического нуля. Сигнал логической единицы с выхода первого элемента 31 ИЛИ через второй элемент 32 ИЛИ по цепи установки нуля деблокирует счетчик 37. Однако, из-за несрабатывания первого токового органа 1 на счетном входе счетчика 37 отсутствуют импульсы и на его выходе сохраняется сигнал логического нуля. Таким образом, на всех трех входах четвертого элемента 34 ИЛИ присутствуют сигналы логического нуля, и исполнительный орган защиты 9 не срабатывает.When an external single-phase earth fault occurs under the action of a zero-sequence voltage of 50 Hz frequency, the starting element 4 is triggered and a logical unit signal appears at the input 12 of block 8. Through the OR element 31, this signal triggers the time delay element 28, which for a predetermined time passes the trigger signal to the first input of the 35 element I. However, due to the fact that the organ 1 does not work during the delay of the element 28 to the second input of the element 35 And the logical zero signal is received and at the output of the element 35 And the logical zero signal is also stored. The signal of a logical unit from input 12 also goes to the first input of element 36 I. However, due to the fact that the organ 2 does not work, a logical zero signal is supplied to the second input of element 36 AND, and a logical zero signal is also stored at the output of element 36 AND. The signal of the logical unit from the output of the first element 31 OR through the second element 32 OR on the zero-setting circuit releases the counter 37. However, due to the failure of the first current organ 1, there are no pulses at the counting input of the counter 37 and a logic zero signal is stored at its output. Thus, at all three inputs of the fourth element 34 OR there are logical zero signals, and the Executive protection 9 does not work.

При возникновении устойчивого однофазного замыкания на землю в обмотке 15 статора защищаемого генератора под действием появившегося напряжения нулевой последовательности срабатывают либо пусковой орган 5 (при замыкании вблизи нейтрали генератора), либо пусковой орган 4 (при замыкании в остальной части обмотки). На входе 12 или 13 блока 8 появляется сигнал логической единицы. Через элемент 31 ИЛИ этот сигнал запускает элемент выдержки времени 28, который в течение заданного времени пропускает запускающий сигнал на первый вход элемента 35 И. Поскольку однофазное замыкание произошло в обмотке 15 статора защищаемого генератора, ток нулевой последовательности через датчик 3 попадает на вход заграждающего фильтра 18, который выделяет составляющие высших гармоник. Эти составляющие через усилитель 19 и выпрямитель 20 поступают на второй вход сумматора 21 как рабочий сигнал. На вход заграждающего фильтра 23 поступает напряжение нулевой последовательности от датчика 6. Заграждающий фильтр 23 выделяет составляющие высших гармоник, которые с выхода фильтра через дифференцирующий элемент 24 и выпрямитель 25 поступают на первый вход сумматора 21 в качестве тормозного сигнала, знак которого противоположен знаку рабочего сигнала на втором входе. Тормозной сигнал пропорционален собственному емкостному току обмотки статора генератора. Поскольку в режиме однофазного замыкания на землю в обмотке 15 статора рабочий сигнал существенно превосходит тормозной, то на выходе сумматора 21 появляется сигнал положительного знака, превышающий уставку элемента 22 и вызывающий его срабатывание. Таким образом, на входе 10 блока 8 формируется сигнал логической единицы. Этот сигнал поступает на второй вход элемента 35 И. При отсутствии блокировки по третьему входу элемента 35 И со стороны датчика 7, на выходе элемента 35 И формируется сигнал логической единицы, запускающий элемент выдержки времени 26. Через элемент 33 ИЛИ сигнал логической единицы с входа 10 блокирует элемент выдержки времени 28, устанавливая независимый от выдержки времени сигнал логической единицы на первом входе элемента 35. По истечение заданного времени запущенный элемент 26 формирует на своем выходе сигнал логической единицы, который через элемент 34 ИЛИ вызывает срабатывание исполнительного органа 9, сигнал с выхода которого вызывает отключение защищаемого генератора.When a stable single-phase earth fault occurs in the stator winding 15 of the protected generator under the action of the zero-voltage voltage, either the trigger 5 (when closing near the generator neutral) or the trigger 4 (when the rest of the winding closes) are triggered. At the input 12 or 13 of block 8, a signal of a logical unit appears. Through the OR element 31, this signal triggers the time delay element 28, which for a predetermined time passes the trigger signal to the first input of the 35 I element. Since a single-phase circuit occurs in the stator winding 15 of the protected generator, the zero-sequence current through the sensor 3 goes to the input of the blocking filter 18 , which highlights the components of higher harmonics. These components through the amplifier 19 and the rectifier 20 are fed to the second input of the adder 21 as a working signal. The input of the blocking filter 23 receives the zero sequence voltage from the sensor 6. The blocking filter 23 separates the components of higher harmonics, which from the output of the filter through the differentiating element 24 and rectifier 25 are fed to the first input of the adder 21 as a brake signal, the sign of which is opposite to the sign of the working signal second entrance. The brake signal is proportional to the own capacitive current of the generator stator winding. Since in the single-phase earth fault mode in the stator winding 15 the working signal significantly exceeds the brake signal, a positive sign signal appears at the output of the adder 21, exceeding the setting of element 22 and causing it to operate. Thus, at the input 10 of block 8, a signal of a logical unit is formed. This signal is supplied to the second input of element 35 I. If there is no blocking at the third input of element 35 AND from the sensor 7 side, a logic unit signal is generated at the output of element 35 AND, which triggers the time delay element 26. Through element 33, OR a signal of a logical unit from input 10 blocks the time delay element 28 by setting a logic unit signal independent of the time delay at the first input of the element 35. After the set time has passed, the launched element 26 generates a logic unit signal at its output, which, through element 34 OR causes the actuation of the actuator 9, the output signal of which causes the protected generator to be turned off.

При возникновении прерывистого, повторно-кратковременного однофазного замыкания на землю в обмотке 15 статора защищаемого генератора работа устройства принципиально аналогична, за исключением того, что элемент 22 срабатывает также повторно-кратковременно и сигнал на входе 10 логического блока является прерывистым. Напряжение нулевой последовательности в паузе между отдельными замыканиями снижается относительно медленно, с постоянной времени, определяемой емкостью сети и активными потерями в изоляции сети, поэтому при небольших (менее 0,4 секунды) паузах, пусковые органы 4 и 5 непрерывно находятся в сработанном состоянии и формируют на своих выходах непрерывный сигнал логической единицы. Вследствие прерывистости сигнала логической единицы на втором входе элемента 35 И, сигнал на входе элемента 26 меньше значения выдержки времени этого элемента и на выходе элемента 26 сохраняется сигнал логического нуля. Действие устройства на отключение генератора при этом производится по цепи счетчика 37 повторно-кратковременных замыканий. Пусковые органы по цепи из элементов 31 ИЛИ и 32 ИЛИ снимают сигнал логического нуля с входа установки нуля счетчика 37, разрешая тем самым подсчет импульсов с входа 10 блока 8, который соединен со счетным входом счетчика 37. Когда число импульсов отсчитанных счетчиком 37 с момента разрешения счета достигнет заданного значения, на его выходе формируется сигнал логической единицы, который через первый вход элемента 34 ИЛИ вызывает срабатывание исполнительного органа 9. Пауза между повторно-кратковременными замыканиями контролируется элементом выдержки времени 29, который по своему выходу через элемент 32 ИЛИ вызывает сброс на нуль счетчика 37, если пауза превышает заданное элементом 29 значение.In the event of an intermittent, intermittent single-phase earth fault in the stator winding 15 of the protected generator, the operation of the device is fundamentally similar, except that the element 22 is also activated intermittently and the signal at the input of the logic unit 10 is intermittent. The zero sequence voltage in the pause between individual faults decreases relatively slowly, with a time constant determined by the network capacity and active losses in the network insulation, therefore, with small (less than 0.4 seconds) pauses, the trigger elements 4 and 5 are continuously activated and form at its outputs a continuous signal of a logical unit. Due to the discontinuity of the signal of the logical unit at the second input of the And element 35, the signal at the input of the element 26 is less than the value of the time delay of this element and a logic zero signal is stored at the output of the element 26. The action of the device to turn off the generator when this is done on the counter circuit 37 of intermittent short circuits. The trigger elements in a chain of elements 31 OR and 32 OR remove a logical zero signal from the zero setting input of the counter 37, thereby allowing the counting of pulses from the input 10 of block 8, which is connected to the counting input of the counter 37. When the number of pulses counted by the counter 37 from the moment of resolution of the count will reach the set value, a logic unit signal is generated at its output, which through the first input of the 34 element OR causes the actuator 9 to work. The pause between intermittent short circuits is controlled by the element in Derzhko time 29, which at its output through OR element 32 resets to zero the counter 37 when a pause exceeds a predetermined value element 29.

При возникновении двойного замыкания на землю с одной точкой в обмотке 15 статора защищаемого генератора, а второй точкой во внешней сети, под действием появившегося напряжения нулевой последовательности частотой 50 Гц срабатывает пусковой орган 4 и на входе 12 блока 8 появляется сигнал логической единицы. Под действием появившегося на входе датчика 3 тока нулевой последовательности частотой 50 Гц срабатывает токовый орган 2 и формирует на своем выходе и на входе 11 блока 8 сигнал логической единицы. Под действием сигналов логической единицы на первом и втором входах элемента 36 И на его выходе появляется сигнал, запускающий элемент 27 выдержки времени. По истечении заданной выдержки времени на выходе элемента 27 появляется сигнал логической единицы, через элемент 34 ИЛИ поступающий на вход исполнительного органа 9 и вызывающий его срабатывание с действием на отключение защищаемого генератора.In the event of a double earth fault with one point in the stator winding 15 of the protected generator, and the second point in the external network, under the influence of the appeared voltage of zero sequence with a frequency of 50 Hz, the trigger 4 is triggered and a logic unit signal appears at the input 12 of block 8. Under the action of a zero sequence current appearing at the input of the sensor 3, a frequency of 50 Hz triggers the current element 2 and generates a logic unit signal at its output and at the input 11 of block 8. Under the action of the signals of a logical unit at the first and second inputs of the element 36 And at its output a signal appears that starts the element 27 time delay. After a specified delay, the output of the element 27 appears a signal of a logical unit, through the element 34 OR received at the input of the executive body 9 and causing it to operate with the effect of turning off the protected generator.

При возникновении внешнего однофазного замыкания на землю с переходом в двойное замыкание со второй точкой в обмотке 15 статора защищаемого генератора и отключением внешнего замыкания сетевыми защитами до истечения выдержки времени элемента 27, в обмотке 15 статора защищаемого генератора сохраняется однофазное замыкание на землю. Поскольку к моменту перехода внешнего однофазного замыкания в двойное, выдержка времени элемента 28 истекла, то по блокирующему сигналу на первом входе элемента 35 И запуск элемента 26 выдержки времени запрещен и возникает опасность отказа устройства защиты при сохранившемся однофазном замыкании в обмотке 15 статора после отключения внешнего замыкания. Чтобы предотвратить отказ, при появлении кратковременного сигнала логической единицы на входе 10 блока 8, вызванного двойным замыканием, через второй вход элемента 33 ИЛИ производится деблокирование элемента 28 выдержки времени с повторным запуском его после перехода сигнала на входе 10 блока 8 в состояние логического нуля. С этого момента дальнейшая работа устройства аналогична описанной выше работе при возникновении однофазного замыкания на землю в обмотке статора.In the event of an external single-phase earth fault with a transition to a double fault with a second point in the stator winding 15 of the protected generator and disconnection of the external fault by the network protections before the expiration of the element 27, the single-phase earth fault remains in the stator winding 15 of the protected generator. Since the time delay of the element 28 has expired by the time the external single-phase fault switches to double, the blocking signal at the first input of the element 35 And the start of the time delay element 26 is prohibited and there is a danger of failure of the protection device if the remaining single-phase fault in the stator winding 15 after the external fault has been disconnected . To prevent a failure, when a short-term logic unit signal appears at the input 10 of block 8 caused by a double circuit, the time delay element 28 is released via the second input of the OR element 33, and it is restarted after the signal at the input 10 of the block 8 passes to the logical zero state. From this moment on, the further operation of the device is similar to the work described above when a single-phase earth fault occurs in the stator winding.

При возникновении внешних коротких замыканий с большим током возникает опасность неселективного срабатывания устройства вследствие появления токов небаланса трехфазной группы измерительных трансформаторов тока 16, содержащих высокий уровень высших гармоник. Неселективное срабатывание предотвращается датчиком 7, который контролирует токи фаз А и С и при превышении ими заданного уровня (т.е. при возникновении внешних коротких замыканий) срабатывает, формируя на своем выходе сигнал логического нуля. Этот сигнал поступает на вход 14 блока 8 и через элемент 30 выдержки времени на возврат и третий вход элемента 35 И запрещает запуск элемента 26 на заданное время после возврата датчика 7 (до отключения внешнего замыкания и истечения выдержки времени после отключения, необходимой для снижения тока небаланса).In the event of external short circuits with a large current, there is a danger of non-selective operation of the device due to the appearance of unbalance currents of a three-phase group of measuring current transformers 16 containing a high level of higher harmonics. Non-selective operation is prevented by a sensor 7, which monitors the currents of phases A and C and when they exceed a predetermined level (i.e., when external short circuits occur), it triggers a logic zero signal at its output. This signal is fed to input 14 of block 8 and through the delay time element 30 to return and the third input of element 35 AND prohibits the start of element 26 for a predetermined time after the return of sensor 7 (until the external circuit is closed and the time delay after the trip expires, necessary to reduce the unbalance current )

Claims (2)

1. Устройство защиты генератора от замыканий на землю в обмотке статора, содержащее первый токовый орган, избирательно реагирующий на однофазное замыкание на землю, и второй токовый орган, избирательно реагирующий на двойное замыкание на землю, входы которых подключены к выходу датчика тока нулевой последовательности, первый пусковой орган, реагирующий на любое замыкание на землю в сети генераторного напряжения, и второй пусковой орган, реагирующий на замыкание на землю вблизи нейтрали обмотки статора, входы которых подключены к выходу датчика напряжения нулевой последовательности, датчик междуфазного короткого замыкания и логический блок, подключенный выходом к исполнительному элементу защиты, а первым, вторым, третьим, четвертым и пятым входами - к выходам первого токового органа, второго токового органа, первого пускового органа, второго пускового органа и датчика междуфазного короткого замыкания соответственно, при этом логический блок выполнен с возможностью1. Device for protecting the generator from earth faults in the stator winding, comprising a first current organ selectively responding to a single-phase earth fault, and a second current organ selectively reacting to a double earth fault, the inputs of which are connected to the output of the zero sequence current sensor, the first a trigger that responds to any earth fault in the generator voltage network, and a second trigger that responds to an earth fault near the neutral of the stator winding, the inputs of which are connected to the output a zero sequence voltage sensor, an interphase short circuit sensor and a logic unit connected to the output of the protection by the output, and the first, second, third, fourth and fifth inputs to the outputs of the first current organ, second current organ, first trigger, second trigger and interphase short circuit sensor, respectively, while the logic unit is configured to запрета срабатывания защиты от первого токового органа через заданное время выдержки после срабатывания первого или второго пусковых органов,prohibition of operation of protection from the first current organ after a predetermined exposure time after the operation of the first or second starting organs, снятия указанного запрета при срабатывании первого или второго токовых органов,lifting the prohibition when the first or second current organs are triggered, запрета срабатывания защиты от первого токового органа при срабатывании датчика междуфазного короткого замыкания,prohibition of operation of the protection against the first current organ when the sensor interphase short circuit, запрета срабатывания защиты от первого токового органа на заданное время после возврата датчика междуфазного короткого замыкания,prohibiting the operation of protection from the first current organ for a specified time after the return of the interphase short-circuit sensor, запрета срабатывания защиты от токовых органов при отсутствии срабатывания, по меньшей мере, одного из пусковых органов,prohibition of operation of protection against current organs in the absence of operation of at least one of the starting organs, снятия запрета срабатывания защиты от первого токового органа при срабатывании, по меньшей мере, одного из пусковых органов,lifting the prohibition of operation of the protection against the first current organ when triggering at least one of the starting organs, снятия запрета срабатывания защиты от второго токового органа при срабатывании первого пускового органа,lifting the prohibition of the operation of protection against the second current organ when the first trigger is activated, запрета срабатывания защиты при кратковременных срабатываниях токовых и пусковых органов,prohibition of tripping of protection during short-term tripping of current and starting organs, обеспечения срабатывания защиты при непрерывном срабатывании, по меньшей мере, одного пускового органа и одновременном N-кратном повторно-кратковременном срабатывании первого токового органа с интервалом, не превышающим заданный.ensuring the protection is triggered by the continuous operation of at least one starting element and the simultaneous N-fold repeated and short-time operation of the first current organ with an interval not exceeding the specified one. 2. Устройство по п.1, в котором первый токовый орган снабжен блоком компенсации емкостной составляющей тока нулевой последовательности, вход которого подключен к выходу датчика напряжения нулевой последовательности.
Figure 00000001
2. The device according to claim 1, in which the first current body is equipped with a compensation unit for the capacitive component of the zero sequence current, the input of which is connected to the output of the zero sequence voltage sensor.
Figure 00000001
RU2010117274/07U 2010-04-30 2010-04-30 DEVICE FOR PROTECTING THE GENERATOR FROM CIRCUIT TO THE EARTH IN THE STATOR WINDING RU97873U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010117274/07U RU97873U1 (en) 2010-04-30 2010-04-30 DEVICE FOR PROTECTING THE GENERATOR FROM CIRCUIT TO THE EARTH IN THE STATOR WINDING

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010117274/07U RU97873U1 (en) 2010-04-30 2010-04-30 DEVICE FOR PROTECTING THE GENERATOR FROM CIRCUIT TO THE EARTH IN THE STATOR WINDING

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU97873U1 true RU97873U1 (en) 2010-09-20

Family

ID=42939661

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010117274/07U RU97873U1 (en) 2010-04-30 2010-04-30 DEVICE FOR PROTECTING THE GENERATOR FROM CIRCUIT TO THE EARTH IN THE STATOR WINDING

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU97873U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2546188C1 (en) * 2011-03-17 2015-04-10 Абб Текнолоджи Лтд. Voltage-based device and method for identification of faults in transmission line

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2546188C1 (en) * 2011-03-17 2015-04-10 Абб Текнолоджи Лтд. Voltage-based device and method for identification of faults in transmission line

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2743460C1 (en) Method and device for fast elimination of ferromagnetic resonance of voltage transformer
TWI612548B (en) Leakage circuit breaker
US5172329A (en) Microprocessor-based digital protective relay for power transformers
CN103597733B (en) Method and controller for protecting a voltage source converter
US10985559B2 (en) Method and system for improved operation of power grid components in the presence of direct current (DC)
WO1986006889A1 (en) A ground fault circuit interrupter with an additional current-sensing element
DE112008000929T5 (en) Automatic circuit breaker device when sparks occur on an electrical line
EP3192139A1 (en) Method and device for detecting a direct-current fault current
EP0637865B1 (en) Transformer differential relay
DE102014221720A1 (en) Residual current device with mains voltage-dependent and mains voltage-independent detection
RU97873U1 (en) DEVICE FOR PROTECTING THE GENERATOR FROM CIRCUIT TO THE EARTH IN THE STATOR WINDING
JP7143115B2 (en) Apparatus and method for testing the operation of protection units and protection units equipped with such test apparatus
RU2497256C1 (en) Device for differential protection of power transformer
Nimkar et al. Over-flux protection of the transformer
RU2286636C1 (en) Device for selective protection against ground faults in stator winding of generators operating in enlarged unit
RU2096885C1 (en) Method and device for ground fault protection of generator stator winding
Sudhakar et al. Simulation of generator protection using Matlab
RU214913U1 (en) SAFETY DEVICE FOR SHIP ELECTRIC NETWORK
RU2239269C1 (en) Earth fault protection and ac electric power unit isolation resistance control device
Wade et al. CT Saturation on Transformer Energization: Ensuring Your Black-Start Generator Stays Online
Nomandela et al. Transformer Differential Protection System Testing for Scholarly Benefits Using RTDS Hardware-in-the-Loop Technique
DE2216377B2 (en) Differential protection
SU1108553A1 (en) Device for protecting synchronous generator against turn-to-turn short circuits
RU2680817C1 (en) Power transformer protection package
RU22725U1 (en) DEVICE FOR PROTECTING LOADS FROM OVERVOLTAGE IN THREE PHASE NETWORKS WITH ZERO WIRE

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20160501