同步電機的繼電組合型斷電失步保護裝置的製作方法

2023-05-29 22:07:36

專利名稱:同步電機的繼電組合型斷電失步保護裝置的製作方法
本發明屬於電工技術領域：
，用於同步電動機或同步調相機的斷電失步保護，同時亦用作帶有同步電動機的變配電所的備用電源自動投入裝置。
供電系統中備用電源自動投入(BZT)裝置或自動重合閘(ZCH)裝置動作，以及人工切換同步電機的供電電源，都會造成同步電機供電電源的短暫中斷，並在一定條件下導致同步電機的「斷電失步」。在電源短暫中斷後又重新恢復瞬間，電機將遭受不同程度的「非同期衝擊」，輕則造成電機設備的暗傷，重則造成電機的嚴重損壞。同時，由於同步電機的電壓反饋作用，又可能使BZT裝置或ZCH裝置不能正確動作或動作成功率降低。因此，同步電動機的斷電失步保護，以及它與電網中備用電源自動投入裝置BZT和自動重合閘裝置ZCH等自動化裝置的相互協調配合問題，是當前生產實際中影響較大而又迫切需要解決的重要問題。
已有的斷電失步保護裝置，或變配電所備用電源自動投入裝置有採用母線低電壓原理加延時環節所構成的BZT裝置，採用功率方向繼電器，動作於電機跳閘，然後進行BZT或ZCH的方法等等，但這些方法或裝置，或是動作遲緩，或是在某些情況下會拒動，或是只保護了電機設備的安全，而犧牲了它的運行連續性，或是為保持電機的運行連續性，而允許電機承受一定程度的非同期衝擊，即降低了對電機運行安全性的要求。因而以上這些方法或裝置都存在較大的缺點。
與本發明比較接近的方法發明有根據兩段母線同名相電壓向量比較原理，在向量角增大到一定程度時，首先無選擇性地對兩段母線所帶全部同步機進行滅磁，然後以低電流環節來判別那一段電線斷電，再由此去跳開斷電段母線的進線開關實現BZT，然後再不帶時延或帶一定時延，對同步機重新投勵，以實現再整步(見蘇聯專利589666，1978年1月18日公布)。但這種方法存在著全部電機無選擇性的滅磁的顯著缺點，而且在母線近處短路時，可能引起對同步機的誤滅磁。
蔣宗道在《電氣傳動》雜誌1979年第三期(P40～52)上發表的「同步電動機的斷電失步保護——防非同期衝擊保護」一文中，曾介紹了採用低周波繼電器和功率方向繼電器並聯，互為補充，並以兩路電源同名相電壓之間相位差原理構成的繼電器作為閉鎖環節組成的斷電失步保護裝置。但該文僅作了原理性介紹，並未給出整個裝置的結構和實際使用的電路及方框圖。
本發明的目的在於給出一種由常規繼電器組合而成，具有動作可靠，組合靈活，適用範圍較廣，又便於維修的繼電器組合型斷電失步保護裝置。本發明通過增設BZT動作時的防非同期衝擊閉鎖迴路，提高了保護的可靠性和電機設備的運行安全性，同時還通過增設附加迴路，擴大了它的適用範圍。
圖1為同步電機的繼電器組合型斷電失步保護裝置的原理方框圖，圖2為相應的電氣原理圖。
圖1中，單元〔1〕為電壓相位差檢測單元。當兩段母線電壓向量之間的相位角，在斷電失步過程中，增大到某一定值時，單元〔1〕動作。由於它只能「感知」兩段母線中某一段的供電電源中斷，但不能區分那一段母線斷電，因而在本發明裝置中單元〔1〕只作為裝置的「啟動環節」。單元〔2〕為電壓頻率檢測單元。當變配電所中某一段母線斷電時，該母線的電壓就由接在該母線上的同步電動機來維持。隨著電機的墮走，該段母線電壓的頻率也相應下降，因此單元〔2〕在本裝置中用作「選擇」環節之一，以正確區分兩段母線中那一段斷電。但當同步電機的轉速較高，慣性較大，負荷較輕時，單元〔2〕反應較慢。為了彌補這一不足，由單元〔3〕、〔4〕組成另一路「選擇」環節。其中單元〔3〕為功率方向檢測單元。同步機失步前，有功功率的傳送方向是以電網向電機輸送，斷電後的一個短時期內，同步機依靠其本身的慣性和直流勵磁維持母線電壓，並向同一母線上其它負荷送電，因此在斷電瞬間，有功功率傳送方向發生了突變，變為由電機向母線輸送。且同步電機的轉速越高，慣性越大，負載越輕，則單元〔3〕動作越靈敏。因此本發明裝置中把它作為另一個「選擇」環節，與單元〔2〕並聯，組成「或」門，互為補充。〔4〕為延時單元。〔5〕為「或」門，〔6〕為「與」門。由〔1——6〕組成「斷電失步判別電路」。這種電路，在實際應用時，可根據工程的具體情況，靈活組合，避免了種種拒動或誤動的可能性，提高了保護的靈敏度、準確性和動作可靠性。單元〔7〕為電源側保護出口繼電器聯動環節，單元〔8〕為信號展寬環節，單元〔9〕為出口環節。出口環節〔9〕的第一路輸出〔10〕，動作於本段電源進線開關跳閘，第二路輸出〔11〕動作於本段母線所帶同步電機的滅磁，第三路輸出〔12〕接到本段母線所帶電機中，被確定為第二批自啟動的機組，或不參與自啟動的機組以及靜電電容器，動作於跳閘。由〔1——9〕組成「斷電失步保護主迴路」。
〔13〕為本段母線電壓檢測單元。當母線電壓低於某一定值時，單元〔13〕動作，通過其出口單元〔14〕，解除BZT迴路中的防非同期衝擊閉鎖，允許BZT動作合閘。〔13〕、〔14〕組成本發明裝置中的防非同期衝擊閉鎖電路〔15〕。
當同步電機的勵磁裝置的滅磁方式為「逆變滅磁」時，要求「斷電失步保護裝置」所發出的「失步滅磁信號」為具有一定時間間隔的先後兩個脈衝信號。當變配電所裝有多臺交流電機，都需要自啟動或再整步，而系統容量又不足以使整個機組群同時自啟動，需要進行分批自啟動時，就要求裝置能在發出信號〔12〕後經一定延時，再發一個脈衝信號，動作於第二批自啟動機組的重合閘。因此本發明裝置在必要時，可增設由延時單元〔16〕和出口單元〔17〕所組成的附加電路〔18〕。
圖2中，〔19〕為Ⅰ段母線電壓互感器二次側小母線，〔20〕為Ⅱ段母線電壓互感器二次側小母線，〔21〕為普通過電壓繼電器，作為電壓相位差檢測單元〔1〕之用，〔22〕為低周波繼電器，作為電壓頻率檢測單元〔2〕之用，〔23〕為功率方向繼電器，與圖1中〔3〕單元相對應，〔24〕為時間繼電器，與〔4〕單元相對應。由快速動作中間繼電器〔25〕，時間繼電器〔26〕，中間繼電器〔27〕組成信號展寬環節，與圖1中的〔8〕單元相對應。〔28〕為出口中間繼電器，與〔9〕單元相對應，〔29〕為信號繼電器，〔30〕為保護二極體，〔31〕為低電壓繼電器，與〔13〕單元相對應。〔32〕為出口中間器電器，與〔14〕單元相對應。〔33〕為時間繼電器，〔34〕為出口中間繼電器，分別與〔16〕、〔17〕單元相對應。圖2中〔21－24〕組成「斷電失步敏感判別迴路」。〔21－30〕組成「斷電失步保護主迴路」。〔31、32〕組成防非同期衝擊閉鎖電路。〔33、34〕組成附加電路。
圖2給出了本發明的實施例。
本發明的優點在於採用普通常規繼電器的適當組合，就能獲得性能良好、動作可靠、而又便於廣大用戶維修和掌握的斷電失步裝置。採用本發明的裝置，可以根據工業現場的不同情況，對組成斷電失步判別迴路的三種敏感元件，進行不同組合，以保證保護的靈敏度、準確性和可靠性。在工業實際應用中，這種不同組合形式大致可以分為五種。
1、對於驅動衝擊性負載的同步電機或運行中負載率變化較大的電機，或者特別重要的電機，採用圖1所示的組合方式。
2、對於高轉速或輕負載，或者慣性大的同步電機，採用把圖1中的〔2〕單元和「或」門〔5〕取消，把〔4〕單元的輸出直接接到「與」門〔6〕的組合方式。
3、對於低轉速或重負載、或者慣性小的同步電機，採用把圖1中的〔3、4〕單元以及「或」門〔5〕取消，把〔2〕單元的出口直接接到「與」門〔6〕的組合方式。
4、對於上述2中，容量較小或重要性較次的同步電機，採用把圖1中的〔1、2〕單元以及「或」門〔5〕和「與」門〔6〕都取消，單獨用〔3、4〕單元作為「斷電失步判別環節」的組合方式。
5、對於上述3中，容量較小或重要性較次的同步電機，可把圖1中〔1、3、4〕單元以及「或」門〔5〕和「與」門〔6〕都取消，單獨用〔2〕單元，作為「斷電失步判別環節」的組合方式。
本發明的裝置可以與「帶載自動再整步技術」相結合(見蔣宗道發表在「電氣傳動」雜誌1978年第三期上的文章「同步電動機失步保護及自動再整步原理」)，以達到既保障電機設備在遇到斷電失步時的安全性，又保持電機的運行連續性，從而獲得巨大的技術經濟效益。
權利要求
1.一種同步電機的繼電器組合型斷電失步保護裝置，其特徵在於具有斷電失步保護主迴路[1-9]、防非同期衝擊閉鎖電路[15]和附加電路[18]，或去掉電壓頻率檢測單元[2]和「或」門[5]的斷電失步保護迴路[1，3，4，6-9]、防非同期衝擊閉鎖電路[15]和附加電路[18]，或去掉功率方向檢測單元[3]延時單元[4]「或」門[5]的斷電失步保護主迴路[1，2，6-9]、防非同期衝擊閉鎖電路[15]和附加電路[18]，或去掉電壓相位差檢測單元[1]電壓頻率檢測單元[2]「或」門[5]「與」門[6]的斷電失步保護主迴路[3，4，7-9]、防非同期衝擊閉鎖電路[15]和附加電路[18]，或去掉電壓相位差檢測單元[1]功率方向檢測單元[3]延時單元[4]「或」門[5]「與」門[6]的斷電失步保護主迴路[2，7-9]、防非同期衝擊閉鎖電路[15]和附加電路[18]。所說的斷電失步保護主迴路[1-9]，由電壓相位差檢測單元[1]、電壓頻率檢測單元[2]、功率方向檢測單元[3]、延時單元[4]、「或」門[5]、「與」門[6]、電源側保護出口繼電器聯動單元[7]、信號展寬單元[8]和出口單元[9]組成。所說的防非同期衝擊閉鎖電路[15]由母線電壓檢測單元[13]和出口單元[14]組成。所說的附加電路[18]由延時單元[16]和出口單元[17]所組成。
2.按照權利要求
1所述的斷電失步保護裝置，其特徵在於所說的電壓相位差檢測單元〔1〕為普通的過電壓繼電器，所說的電壓頻率檢測單元〔2〕為低周波繼電器。
3.按照權利要求
1或2所述的斷電失步保護裝置，其特徵在於所說的功率方向檢測單元〔3〕為功率方向繼電器，所說的延時單元〔4〕為時間繼電器。
4.按照權利要求
1或2所述的斷電失步保護裝置，其特徵在於所說的母線電壓檢測單元〔13〕為低電壓繼電器，所說的出口單元〔14〕為出口中間繼電器。
5.按照權利要求
3所述的斷電失步保護裝置，其特徵在於所說的母線電壓檢測單元〔13〕為低電壓繼電器，所說的出口單元〔14〕為出口中間繼電器。
專利摘要
一種同步電機的繼電器組合型斷電失步保護裝置，具有斷電失步保護主迴路、防非同期衝擊閉鎖電路和附加電路。該裝置由常規繼電器組合而成，具有動作可靠、組合靈活、適用範圍廣等優點，並可與「帶載自動整步技術」相結合，能夠既保障電機的安全，又保持電機的連續運行。它可在冶金、化工、石油、製藥、軍工等工業部門中得到廣泛的應用。
文檔編號H02H3/48GK85200442SQ85200442
公開日1985年11月10日 申請日期1985年4月1日
發明者蔣宗道, 呂珏 申請人:核工業部電機運行技術開發公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan