PL B1. Układ i sposób zabezpieczenia generatora z podwójnym uzwojeniem na fazę od zwarć międzyzwojowych w uzwojeniach stojana

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: (51) Int.Cl. H02H 7/06 ( ) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: (54) Układ i sposób zabezpieczenia generatora z podwójnym uzwojeniem na fazę od zwarć międzyzwojowych w uzwojeniach stojana (73) Uprawniony z patentu: Politechnika Wrocławska,Wrocław,PL (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 22/03 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 09/08 (72) Twórca(y) wynalazku: Andrzej Szymański,Wrocław,PL Zbigniew Fjałkowski,Jelenia Góra,PL Maciej Pawłowski,Jelenia Góra,PL (74) Pełnomocnik: Kozłowska Regina, Politechnika Wrocławska, Biuro ds.wynalazczości i Ochrony Patentowej PL B1 (57) Układ charakteryzuje się tym, że w każdej z dwóch równoległych gałęzi (I i II) uzwojeń stojana turbogeneratora (1) tak po stronie punktu gwiazdowego jak i po stronie wyprowadzeń fazowych uzwojeń włączone są układy przekładników prądowych (2, 3, 4, 5, 6, 7), Każdy przekładnik prądowy układu przekładników (2, 3, 4, 5, 6, 7) połączony jest przez filtr przepustowy (od 8 do 19) o częstotliwości 50 Hz z wejściem przynależnego układu mnożącego (20, 21, 22, 23, 24, 25) a wyjścia układów mnożących (20, 21, 22, 23, 24, 25) oraz wyjście układu wartości zadanej (26) przyłączone są do wejść komparatora (27), który steruje członem wykonawczym zabezpieczenia (28). Sposób polega na tym, że na wyjściu układu przekładników (2, 3, 4, 5, 6, 7) mierzy się wartości chwilowe składowych okresowych prądów o częstotliwości podstawowej, po czym w układach mnożących (20, 21, 22, 23, 24, 25) mnoży się wartości chwilowe składowych okresowych prądów o częstotliwości podstawowej, w wyniku czego otrzymuje się wartości iloczynów tych składowych prądów płynących w każdej z dwóch gałęzi równoległych (I i II) uzwojeń stojana turbogeneratora (1), a następnie wartości iloczynów składowych okresowych o częstotliwości podstawowej, porównuje się w układzie komparatora (27), z zadaną przez układ (26) wielkością stałą o wartości ujemnej, jeżeli te wartości są równe to włącza się zabezpieczenie.

2 2 PL B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest układ i sposób zabezpieczenia turbogeneratora z podwójnym uzwojeniem na fazę od zwarć międzyzwojowych w uzwojeniach stojana. Znany jest z polskiego opisu patentowego nr sposób i układ zabezpieczenia generatora z podwójnym uzwojeniem na fazę od zwarć międzyzwojowych. Sposób polega na tym, że mierzy się wartości chwilowe prądów, po czym porównuje się przesunięcia fazowe składowych prądów kolejności zgodnej, płynących w dwóch równoległych gałęziach faz generatora, a na podstawie zmierzonych wartości włącza się zabezpieczenie. Natomiast układ składa się z dwóch systemów pomiaru składowych symetrycznych kolejności zgodności prądu i komparatora. W punkcie gwiazdowym generatora szeregowo z trójfazowym układem równoległych gałęzi jest włączony pierwszy blok trzech przekładników prądowych. Wyjście pierwszego bloku zasila filtr składowej zgodnej prądu a wyjście drugiego bloku zasila drugi filtr składowej zgodnej prądu a wyjście. Wyjścia filtrów zasilają komparator, którego wyjście jest połączone z członem wykonawczym zabezpieczenia. Komparator fazy porównuje przesunięcia fazowe prądów płynących z obydwu filtrów i w przypadku wystąpienia przesunięcia fazowego powoduje zadziałanie członu wykonawczego. Ponieważ zjawisko przesunięcia fazowego składowych zgodnych prądów zwarciowych występuje tylko w przypadku generatora włączonego do sieci, układ uzupełniony jest członami prądowymi, włączonymi w obwody prądowe prowadzące odpowiednio od filtrów do komparatora fazy. Człony prądowe działają na układ wykonawczy z chwilą pojawienia się prądu na wyjściu któregokolwiek z filtrów przy otwartym głównym wyłączniku generatora. Powszechnie stosowane są układy różnicowo-prądowe poprzeczne zabezpieczenia, działające w przypadku wystąpienia różnicy prądów płynących w obu równoległych gałęziach jednej fazy generatora. Znany z książki: Power system protection. London: Inst. Electrical Eng. 1997, sposób zabezpieczenia generatora z podwójnym uzwojeniem na fazę od zwarć międzyzwojowych różnicowo-prądowy podłużny, polega na tym, że w przypadku wystąpienia różnicy prądów, płynących w jednej gałęzi jednej fazy generatora, włącza się zabezpieczenie układu. Istota układu polega na tym, że w każdej z dwóch równoległych gałęzi uzwojeń stojana turbogeneratora tak po stronie punktu gwiazdowego jak i po stronie wyprowadzeń fazowych uzwojeń włączone są układy przekładników prądowych, korzystnie w postaci dwóch przekładników każdy, przy czym każdy przekładnik prądowy układu przekładników połączony jest przez filtr przepustowy o częstotliwości 50 Hz, z wejściem przynależnego układu mnożącego, a wyjścia układów mnożących oraz wyjście układu wartości zadanej przyłączone są do wejść komparatora, który steruje członem wykonawczyni zabezpieczenia. Istota sposobu polega na tym, że na wyjściu układu przekładników mierzy się wartości chwilowe składowych okresowych prądów o częstotliwości podstawowej, po czym w układach mnożących mnoży się wartości chwilowe składowych okresowych prądów o częstotliwości podstawowej, w wyniku czego otrzymuje się wartości iloczynów tych składowych prądów płynących w każdej z dwóch gałęzi równoległych uzwojeń stojana turbogeneratora. Następnie wartości iloczynów składowych okresowych o częstotliwości podstawowej, porównuje się w układzie komparatora, z zadaną przez układ wielkością stałą o wartości ujemnej, jeżeli te wartości są równe to włącza się zabezpieczenie. Zaletą nowego układu i sposobu według wynalazku, jest duża czułość zabezpieczenia generatora w pełnym zakresie zmian liczby zwartych zwojów uzwojenia stojana, krótki czas do zadziałania zabezpieczenia, mała zależność czułości zabezpieczenia od wartości amplitud prądów zwarciowych, jak również duża skuteczność działania zabezpieczenia zarówno w przypadku generatora włączonego do sieci jak i odłączonego. Przedmiot wynalazku w przykładzie realizacji jest odtworzony na rysunku, na którym fig. 1a przedstawia przebiegi czasowe prądów przesuniętych w fazie podane w jednostkach względnych, fig. 1b - - przebieg czasowy iloczynu prądów przesuniętych w fazie podany w jednostkach względnych z wykazaniem wartości ujemnych przebiegu, a fig. 2 - schemat blokowy układu zabezpieczenia generatora z podwójnym uzwojeniem na fazę od zwarć międzyzwojowych w uzwojeniach stojana. P r z y k ł a d 1. Układ zabezpieczenia generatora z podwójnym uzwojeniem na fazę od zwarć międzyzwojowych w uzwojeniu stojana ma turbogenerator 1 z podwójnym uzwojeniem I i II na fazę. Po stronie punktu gwiazdowego turbogeneratora 1 szeregowo z trójfazowym układem równoległych gałęzi I i II włączone są układy przekładników prądowych 2, 3 i 4, z których każdy jest wyposażony w dwa przekładniki prądowe. Analogicznie po stronie wyprowadzeń fazowych uzwojeń stojana turbogeneratora 1

3 PL B1 3 szeregowo z trójfazowym układem równoległych gałęzi I i II włączone są układy przekładników prądowych 5, 6 i 7 każdy w postaci dwóch przekładników prądowych. Wyjścia układów przekładników 2, 3 i 4 zasilają odpowiednio filtry przepustowe od 8 do 13 o częstotliwości 50 Hz, których wyjścia połączone są z wejściami układów mnożących 20, 21 i 22. Wyjścia układów przekładników 5, 6 i 7 zasilają odpowiednio filtry przepustowe od 14 do 19 o częstotliwości 50 Hz, których wyjścia połączone są z wejściami układów mnożących 23, 24 i 25. Wyjścia układów mnożących od 20 do 25 połączone są z wejściami komparatora 27, którego wyjście jest połączone z członem wykonawczym zabezpieczenia 28. Komparator 27 porównuje wartości podawane przez układy mnożące od 20 do 25 z podaną przez układ wartości zadanej 26 wielkością stałą o wartości ujemnej. Wystąpienie na wyjściu któregokolwiek układu mnożącego od 20 do 25 wartości mniejszej od wartości zadanej powoduje zadziałanie wykonawczego członu 28 generującego sygnał na wyłączenie turbogeneratora 1. P r z y k ł a d 2. Sposób zabezpieczenia generatora z podwójnym uzwojeniem na fazę od zwarć międzyzwojowych w uzwojeniu stojana, polega na tym, że na wyjściu układu przekładników 2, 3, 4, 5, 6, 7 mierzy się wartości chwilowe składowych okresowych prądów o częstotliwości podstawowej, po czym w układach mnożących 20, 21, 22, 23, 24, 25 mnoży się wartości chwilowe składowych okresowych prądów o częstotliwości podstawowej, w wyniku czego otrzymuje się wartości iloczynów tych składowych prądów płynących w każdej z dwóch gałęzi równoległych I i II uzwojeń stojana turbogeneratora 1. Następnie wartości iloczynów składowych okresowych o częstotliwości podstawowej, porównuje się w układzie komparatora 27, z zadaną przez układ 26 wielkością stałą o wartości ujemnej, jeżeli te wartości są równe to włącza się zabezpieczenie. Zastrzeżenia patentowe 1. Układ zabezpieczenia generatora z podwójnym uzwojeniem na fazę od zwarć międzyzwojowych w uzwojeniach stojana ma generator włączony do sieci poprzez wyłącznik, w punkcie gwiazdowym generatora szeregowo z trójfazowym układem równoległych gałęzi są włączone układy przekładników prądowych, których wyjścia zasilają filtry, zaś wyjścia filtrów zasilają komparator, którego wyjście jest połączone z członem wykonawczym zabezpieczenia, znamienny tym, że w każdej z dwóch równoległych gałęzi (I i II) uzwojeń stojana turbogeneratora (1) tak po stronie punktu gwiazdowego jak i po stronie wyprowadzeń fazowych uzwojeń włączone są układy przekładników prądowych (2, 3, 4, 5, 6, 7), przy czym każdy przekładnik prądowy układu przekładników (2, 3, 4, 5, 6, 7) połączony jest przez filtr przepustowy (od 8 do 19) o częstotliwości 50 Hz z wejściem przynależnego układu mnożącego (20, 21, 22, 23, 24, 25) a wyjścia układów mnożących (20, 21, 22, 23, 24, 25) oraz wyjście układu wartości zadanej (26) przyłączone są do wejść komparatora (27), który steruje członem wykonawczym zabezpieczenia (28). 2. Sposób zabezpieczenia generatora z podwójnym uzwojeniem na fazę od zwarć międzyzwojowych w uzwojeniach stojana, polegający na pomiarze wartości chwilowych prądów, po czym na podstawie zmierzonych wartości włącza się zabezpieczenie, znamienny tym, że na wyjściu układu przekładników (2, 3, 4, 5, 6, 7) mierzy się wartości chwilowe składowych okresowych prądów o częstotliwości podstawowej, po czym w układach mnożących (20, 21, 22, 23, 24, 25) mnoży się wartości chwilowe składowych okresowych prądów o częstotliwości podstawowej, w wyniku czego otrzymuje się wartości iloczynów tych składowych prądów płynących w każdej z dwóch gałęzi równoległych (I i II) uzwojeń stojana turbogeneratora (1), a następnie wartości iloczynów składowych okresowych o częstotliwości podstawowej, porównuje się w układzie komparatora (27), z zadaną przez układ (26) wielkością stałą o wartości ujemnej, jeżeli te wartości są równe to włącza się zabezpieczenie.

4 4 PL B1 Rysunki

5 PL B1 5

6 6 PL B1 Departament Wydawnictw UP RP Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.