SK279599B6 - Zapojenie zemného spojenia statora trojfázových st - Google Patents

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka zapojenia zemného spojenia statora trojfázových strojov, najmii synchrónnych generátorov, pričom nulový bod vinutia statora je uzemnený cez primáme vinutie meracieho transformátora napätia a k svorkám trojfázového stroja je pripojený trojfázový transformátor, ktorého primárne vinutie zapojené do hviezdy je rovnako uzemnené.

Doterajší stav techniky

Zariadenia na zemné spojenie statora sú už známe.

Bežné vyhotovenie využíva transformátor pripojený na svorku stroja kvôli vytvoreniu umelého napäťového preklzu. Toto sa spravidla dosiahne nerovnakým pripojením transformátora k jednotlivým fázam.

Je tiež známe vytvorenie potenciálového spojenia nulového bodu stroja vzhľadom na zem napätím vloženým na primárnu stranu nulového bodu trojfázového transformátora pripojeného na svorku stroja.

Oproti tomu je z AT-PS 326 206 známe blokové zapojenie zariadenia na ochranu vinutia statora synchrónnych generátorov proti zemnému spojeniu, ktoré využíva približne lineárny odpor medzi vinutím statora a zemou. Tento odpor môže byť pripojený na nulový bod alebo svorku bezprostredne galvanický alebo cez transformátor, pričom toto spojenie je pripojené napríklad pomocou nízkonapäťového spínača. Tento spínač je zapojený do sekundárneho okruhu transformátora, ktorého primárnym vinutím je realizované spojenie medzi vinutím statora a zemou.

Uvedené zariadenia majú ale všetky nevýhodu, že sa musia uhradiť vyššie náklady, pretože pri zemných spojeniach statora bez týchto zariadení sa už nemôžu obmedzovať škody.

Z IEEE Transactions on Power Apparatus, zväzok PPAS-103, číslo 4, apríl 1984, „A comparison of 100 % stator ground fault protection schemes for generátor stator winding“ od J. W. Pope a IEEE Transactions on Power Delivery, zväzok PWRD-1, číslo 4, október 1986 „Design principles of a new generátor stator ground relay for 100 % coverage of the stator winding“ od R. J. Marttila sú tiež známe zapojenia, pri ktorých sa zachytáva tretia harmonická v napätí medzi nulovým bodom a zemou a používa sa ako kritérium na existenciu zemného spojenia statora. Tento princíp je vhodný najmä na určenie zemného spojenia v blízkosti nulového bodu trojfázového stroja. Takéto zemné spojenia sa môžu inak detekovať len opísanými nákladnými zapojeniami s umelým preklzom nulového bodu.

Každé zo zemných spojení, ktoré sa nenachádza v blízkosti nulového bodu, sa spravidla zachytáva meraním napätia pozostávajúceho medzi nulovým bodom a zemou v podstate zo základnej vlny alebo meraním nulového systému svorkového napätia na trojuholníkovom vinutí sústavy meracích transformátorov napätia pozostávajúceho rovnako v podstate zo základnej vlny.

Na odvedenie rušivého prúdu, ktorý preteká v elektrickej sieti pri zemnom spojení cez systém jednofázových transformátorov k stroju a na tlmenie oscilácie pri tranzitných procesoch je v doterajších zapojeniach zachytenia zemného spojenia statora treťou harmonickou umiestnený v nulovom bode trojfázového stroja proti uzemneniu, prípadne cez transformátor, ohmický odpor. Obidva uvedené účinky totiž ovplyvňujú funkciu ochrany zemného spojenia pracujúceho so základnou vlnou a musia sa zmenšiť odporom. Odpor ovplyvňuje zachytenie tretej harmonickej, pretože sám predstavuje zemné spojenie v blízkosti nulo vého bodu, a tak sa už nijako silno neodlišuje použitie pravého zemného spojenia od uvedeného stavu.

Z DE-A 2 002 777 je zrejmé zapojenie zemného spojenia statora pri trojfázových strojoch, ktorého funkcia je založená na porovnaní tretieho harmonického napätia. Nulový bod vinutia statora je tu uzemnený priamo cez primáme vinutie meracieho transformátora napätia, ktorého sekundárne vinutie je spojené s komplexným odporom a záchytného prvku v sériovom zapojení. Na svorky trojfázového stroja je pripojený trojfázový transformátor, ktorého primáme vinutie zapojené do hviezdy je rovnako uzemnené. Sekundárne vinutie trojfázového transformátora zapojené do otvoreného trojuholníka je ukončené sériovým zapojením z ďalšieho komplexného odporu a zachytávacieho prvku. Na bezchybnú a správnu reakciu zachytávacieho prvku pri zemnom spojení statora je bezpodmienečne nevyhnutné správne dimenzovanie obidvoch odporov. Ale zodpovedajúci odkaz na dimenzovanie týchto odporov nie je v tomto spise uvedený a pre priemerného odborníka to nie je isto tiež bežné.

Podstata vynálezu

Úloha vynálezu spočíva vo vytvorení zreteľného rozdielu na tretej harmonickej pri bezchybnom stave a v stave zemného spojenia a napriek tomu v zaistení odvedenia uvedených rušivých prúdov a v umožnení tlmenia oscilácie.

Táto úloha sa vyrieši vynálezom, ktorý je charakterizovaný tým, že merací transformátor napätia je pripojený na vstup uzemňovacieho relé a v zemnom vedení primárneho vedenia trojfázového transformátora jc zaradene primáme vinutie jednofázového transformátora a sekundárne vinutie tohto jednofázového transformátora má paralelne pripojený odpor, ktoiý je pripojený na druhom vstupe uzemňovacieho relé a vodivosť odporu vzhľadom na primárnu stranu trojfázového transformátora je aspoň o veľkosti kapacitnej vodivosti vinutia statora trojfázového stroja vzhľadom na uzemnenie.

Výhoda vynálezu spočíva v tom, že v nulovom bode trojfázového stroja nie je zvláštne zaťaženie vzhľadom na zemnenie, čím vyvoláva zemné spojenie v blízkosti nulového bodu vzhľadom na bežný chod zreteľný rozdiel v tretej harmonickej. Odporom sa tiež odvádzajú rušivé prúdy prichádzajúce cez transformátor a tlmia sa oscilácie vzhľadom na uzemnenie. Zaťažovacim odporom v nulovom systéme svorkového napätia je vytvorený veľmi veľký rozdiel v tretej harmonickej medzi stavom bez zemného spojenia a zemným spojením v blízkosti nulového bodu. Pri tomto type zapojenia je totiž tretia harmonická v nulovom systéme svorkového napätia v stave bez zemného spojenia malá. Ak sa však vyskytuje v blízkosti nulového bodu zemné spojenie, tak je tretia harmonická v tomto nulovom systéme takmer celá treťou harmonickou vytvorenou strojom ako zdrojom napätia s malým vnútorným odporom. Tým prakticky vzniká silné napätie a záťaž sa nenahradí odporom.

Rozdelenie tretej harmonickej medzi nulový bod a svorkovú stranu je tým priaznivejšie, čím je odpor menší. V rovnakej miere narastá aj jeho schopnosť odviesť rušivé prúdy a tlmiť osciláciu.

Odpor ako zmieňovaná záťažová impedancia zmenšuje v bezchybnom stave nulové napätie na svorkovej strane a zvyšuje súčasné napätie v nulovom bode.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález je v nasledujúcom bližšie objasnený pomocou výkresov, pričom obr. 1 znázorňuje väčšiu časť známeho zapojenia zachytenia uzemnenia statoru variantu, a obr. 2 znázorňuje obvod podľa vynálezu na zachytenie uzemnenia statora.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Na obr. 1 je k svorkám trojfázového stroja 1, ktorým je napríklad synchrónny generátor, pripojený trojfázový transformátor 2. Tento trojfázový transformátor 2 musí mať na prevedenie nulového napätia pri zemnom spojení trojfázového stroja 1 jedno voľné magnetické jarmo, na čo je vhodný päťjadrový transformátor alebo skupina jednofázových transformátorov. Primáme vinutie trojfázového transformátora 2 je spojené do hviezdy, pričom nulový bod je uzemnený. Sekundárne vinutie trojfázového transformátora 2 je spojené do otvoreného trojuholníka a zaťažené odporom 4, ktorý sa môže odpojiť v sérii umiestneným spínačom 5. K nulovému bodu trojfázového stroja 1 je pripojený merací transformátor 6 napätia. Sekundárne napätie tohto meracieho transformátora 6 napätia a napätia na otvorenom trojuholníkovom vinutí sa privedú na statické uzemňovacie relé 7, ktoré podľa veľkosti a fázovej polohy tretej harmonickej zachytáva zemné spojenie s trojfázovým strojom 1.

Na obr. 2 je k uzemnenému nulovému bodu trojfázového transformátora 2 pripojený jednofázový transformátor 3. Na sekundárnu stranu jednofázového transformátora 3, ktorá je spojená s uzemňujúcim relé 7, je pripojený v sérii odpor 4 so spínačom 5. V tomto prípade nevyžaduje trojfázový transformátor 2 magnetické jarmo, pretože sa nulové napätie prenáša jednofázovým transformátorom 3. Skupinový spoj trojfázového transformátora 2 musí umožniť priechod nulového prúdu.

Claims (1)

1. Zapojenie zemného spojenia statora trojfázových strojov, hlavne synchrónnych generátorov, pričom nulový bod vinutia statora je uzemnený cez primáme vinutie meracieho transformátora napätia a k svorkám trojfázového stroja je pripojený trojfázový transformátor, ktorého primáme vinutie zapojené do hviezdy je rovnako uzemnené, vyznačujúce sa tým, že sekundárne vinutie meracieho transformátora (6) napätia je pripojené k vstupu uzemňovacieho relé (7) a do uzemňovacieho vedenia primárneho vinutia trojfázového transformátora (2) je zaradené primáme vinutie jednofázového transformátora (3) a sekundárne vinutie tohto jednofázového transformátora (3) má paralelne pripojený odpor (4), ktorý je pripojený na druhý vstup uzemňovacieho relé (7) a vodivosť odporu (4) vzťahujúc na primárnu stranu trojfázového transformátora (2) má aspoň veľkosť kapacitnej vodivosti vinutia statora trojfázového stroja (1) proti uzemneniu.