专利名称:同步电机的继电组合型断电失步保护装置的制作方法
本发明属于电工技术领域：
，用于同步电动机或同步调相机的断电失步保护，同时亦用作带有同步电动机的变配电所的备用电源自动投入装置。
供电系统中备用电源自动投入(BZT)装置或自动重合闸(ZCH)装置动作，以及人工切换同步电机的供电电源，都会造成同步电机供电电源的短暂中断，并在一定条件下导致同步电机的“断电失步”。在电源短暂中断后又重新恢复瞬间，电机将遭受不同程度的“非同期冲击”，轻则造成电机设备的暗伤，重则造成电机的严重损坏。同时，由于同步电机的电压反馈作用，又可能使BZT装置或ZCH装置不能正确动作或动作成功率降低。因此，同步电动机的断电失步保护，以及它与电网中备用电源自动投入装置BZT和自动重合闸装置ZCH等自动化装置的相互协调配合问题，是当前生产实际中影响较大而又迫切需要解决的重要问题。
已有的断电失步保护装置，或变配电所备用电源自动投入装置有采用母线低电压原理加延时环节所构成的BZT装置，采用功率方向继电器，动作于电机跳闸，然后进行BZT或ZCH的方法等等，但这些方法或装置，或是动作迟缓，或是在某些情况下会拒动，或是只保护了电机设备的安全，而牺牲了它的运行连续性，或是为保持电机的运行连续性，而允许电机承受一定程度的非同期冲击，即降低了对电机运行安全性的要求。因而以上这些方法或装置都存在较大的缺点。
与本发明比较接近的方法发明有根据两段母线同名相电压向量比较原理，在向量角增大到一定程度时，首先无选择性地对两段母线所带全部同步机进行灭磁，然后以低电流环节来判别那一段电线断电，再由此去跳开断电段母线的进线开关实现BZT，然后再不带时延或带一定时延，对同步机重新投励，以实现再整步(见苏联专利589666，1978年1月18日公布)。但这种方法存在着全部电机无选择性的灭磁的显著缺点，而且在母线近处短路时，可能引起对同步机的误灭磁。
蒋宗道在《电气传动》杂志1979年第三期(P40～52)上发表的“同步电动机的断电失步保护——防非同期冲击保护”一文中，曾介绍了采用低周波继电器和功率方向继电器并联，互为补充，并以两路电源同名相电压之间相位差原理构成的继电器作为闭锁环节组成的断电失步保护装置。但该文仅作了原理性介绍，并未给出整个装置的结构和实际使用的电路及方框图。
本发明的目的在于给出一种由常规继电器组合而成，具有动作可靠，组合灵活，适用范围较广，又便于维修的继电器组合型断电失步保护装置。本发明通过增设BZT动作时的防非同期冲击闭锁回路，提高了保护的可靠性和电机设备的运行安全性，同时还通过增设附加回路，扩大了它的适用范围。
图1为同步电机的继电器组合型断电失步保护装置的原理方框图，图2为相应的电气原理图。
图1中，单元〔1〕为电压相位差检测单元。当两段母线电压向量之间的相位角，在断电失步过程中，增大到某一定值时，单元〔1〕动作。由于它只能“感知”两段母线中某一段的供电电源中断，但不能区分那一段母线断电，因而在本发明装置中单元〔1〕只作为装置的“启动环节”。单元〔2〕为电压频率检测单元。当变配电所中某一段母线断电时，该母线的电压就由接在该母线上的同步电动机来维持。随着电机的堕走，该段母线电压的频率也相应下降，因此单元〔2〕在本装置中用作“选择”环节之一，以正确区分两段母线中那一段断电。但当同步电机的转速较高，惯性较大，负荷较轻时，单元〔2〕反应较慢。为了弥补这一不足，由单元〔3〕、〔4〕组成另一路“选择”环节。其中单元〔3〕为功率方向检测单元。同步机失步前，有功功率的传送方向是以电网向电机输送，断电后的一个短时期内，同步机依靠其本身的惯性和直流励磁维持母线电压，并向同一母线上其它负荷送电，因此在断电瞬间，有功功率传送方向发生了突变，变为由电机向母线输送。且同步电机的转速越高，惯性越大，负载越轻，则单元〔3〕动作越灵敏。因此本发明装置中把它作为另一个“选择”环节，与单元〔2〕并联，组成“或”门，互为补充。〔4〕为延时单元。〔5〕为“或”门，〔6〕为“与”门。由〔1——6〕组成“断电失步判别电路”。这种电路，在实际应用时，可根据工程的具体情况，灵活组合，避免了种种拒动或误动的可能性，提高了保护的灵敏度、准确性和动作可靠性。单元〔7〕为电源侧保护出口继电器联动环节，单元〔8〕为信号展宽环节，单元〔9〕为出口环节。出口环节〔9〕的第一路输出〔10〕，动作于本段电源进线开关跳闸，第二路输出〔11〕动作于本段母线所带同步电机的灭磁，第三路输出〔12〕接到本段母线所带电机中，被确定为第二批自启动的机组，或不参与自启动的机组以及静电电容器，动作于跳闸。由〔1——9〕组成“断电失步保护主回路”。
〔13〕为本段母线电压检测单元。当母线电压低于某一定值时，单元〔13〕动作，通过其出口单元〔14〕，解除BZT回路中的防非同期冲击闭锁，允许BZT动作合闸。〔13〕、〔14〕组成本发明装置中的防非同期冲击闭锁电路〔15〕。
当同步电机的励磁装置的灭磁方式为“逆变灭磁”时，要求“断电失步保护装置”所发出的“失步灭磁信号”为具有一定时间间隔的先后两个脉冲信号。当变配电所装有多台交流电机，都需要自启动或再整步，而系统容量又不足以使整个机组群同时自启动，需要进行分批自启动时，就要求装置能在发出信号〔12〕后经一定延时，再发一个脉冲信号，动作于第二批自启动机组的重合闸。因此本发明装置在必要时，可增设由延时单元〔16〕和出口单元〔17〕所组成的附加电路〔18〕。
图2中，〔19〕为Ⅰ段母线电压互感器二次侧小母线，〔20〕为Ⅱ段母线电压互感器二次侧小母线，〔21〕为普通过电压继电器，作为电压相位差检测单元〔1〕之用，〔22〕为低周波继电器，作为电压频率检测单元〔2〕之用，〔23〕为功率方向继电器，与图1中〔3〕单元相对应，〔24〕为时间继电器，与〔4〕单元相对应。由快速动作中间继电器〔25〕，时间继电器〔26〕，中间继电器〔27〕组成信号展宽环节，与图1中的〔8〕单元相对应。〔28〕为出口中间继电器，与〔9〕单元相对应，〔29〕为信号继电器，〔30〕为保护二极管，〔31〕为低电压继电器，与〔13〕单元相对应。〔32〕为出口中间器电器，与〔14〕单元相对应。〔33〕为时间继电器，〔34〕为出口中间继电器，分别与〔16〕、〔17〕单元相对应。图2中〔21－24〕组成“断电失步敏感判别回路”。〔21－30〕组成“断电失步保护主回路”。〔31、32〕组成防非同期冲击闭锁电路。〔33、34〕组成附加电路。
图2给出了本发明的实施例。
本发明的优点在于采用普通常规继电器的适当组合，就能获得性能良好、动作可靠、而又便于广大用户维修和掌握的断电失步装置。采用本发明的装置，可以根据工业现场的不同情况，对组成断电失步判别回路的三种敏感元件，进行不同组合，以保证保护的灵敏度、准确性和可靠性。在工业实际应用中，这种不同组合形式大致可以分为五种。
1、对于驱动冲击性负载的同步电机或运行中负载率变化较大的电机，或者特别重要的电机，采用图1所示的组合方式。
2、对于高转速或轻负载，或者惯性大的同步电机，采用把图1中的〔2〕单元和“或”门〔5〕取消，把〔4〕单元的输出直接接到“与”门〔6〕的组合方式。
3、对于低转速或重负载、或者惯性小的同步电机，采用把图1中的〔3、4〕单元以及“或”门〔5〕取消，把〔2〕单元的出口直接接到“与”门〔6〕的组合方式。
4、对于上述2中，容量较小或重要性较次的同步电机，采用把图1中的〔1、2〕单元以及“或”门〔5〕和“与”门〔6〕都取消，单独用〔3、4〕单元作为“断电失步判别环节”的组合方式。
5、对于上述3中，容量较小或重要性较次的同步电机，可把图1中〔1、3、4〕单元以及“或”门〔5〕和“与”门〔6〕都取消，单独用〔2〕单元，作为“断电失步判别环节”的组合方式。
本发明的装置可以与“带载自动再整步技术”相结合(见蒋宗道发表在“电气传动”杂誌1978年第三期上的文章“同步电动机失步保护及自动再整步原理”)，以达到既保障电机设备在遇到断电失步时的安全性，又保持电机的运行连续性，从而获得巨大的技术经济效益。
权利要求
1.一种同步电机的继电器组合型断电失步保护装置，其特征在于具有断电失步保护主回路[1-9]、防非同期冲击闭锁电路[15]和附加电路[18]，或去掉电压频率检测单元[2]和“或”门[5]的断电失步保护回路[1，3，4，6-9]、防非同期冲击闭锁电路[15]和附加电路[18]，或去掉功率方向检测单元[3]延时单元[4]“或”门[5]的断电失步保护主回路[1，2，6-9]、防非同期冲击闭锁电路[15]和附加电路[18]，或去掉电压相位差检测单元[1]电压频率检测单元[2]“或”门[5]“与”门[6]的断电失步保护主回路[3，4，7-9]、防非同期冲击闭锁电路[15]和附加电路[18]，或去掉电压相位差检测单元[1]功率方向检测单元[3]延时单元[4]“或”门[5]“与”门[6]的断电失步保护主回路[2，7-9]、防非同期冲击闭锁电路[15]和附加电路[18]。所说的断电失步保护主回路[1-9]，由电压相位差检测单元[1]、电压频率检测单元[2]、功率方向检测单元[3]、延时单元[4]、“或”门[5]、“与”门[6]、电源侧保护出口继电器联动单元[7]、信号展宽单元[8]和出口单元[9]组成。所说的防非同期冲击闭锁电路[15]由母线电压检测单元[13]和出口单元[14]组成。所说的附加电路[18]由延时单元[16]和出口单元[17]所组成。
2.按照权利要求
1所述的断电失步保护装置，其特征在于所说的电压相位差检测单元〔1〕为普通的过电压继电器，所说的电压频率检测单元〔2〕为低周波继电器。
3.按照权利要求
1或2所述的断电失步保护装置，其特征在于所说的功率方向检测单元〔3〕为功率方向继电器，所说的延时单元〔4〕为时间继电器。
4.按照权利要求
1或2所述的断电失步保护装置，其特征在于所说的母线电压检测单元〔13〕为低电压继电器，所说的出口单元〔14〕为出口中间继电器。
5.按照权利要求
3所述的断电失步保护装置，其特征在于所说的母线电压检测单元〔13〕为低电压继电器，所说的出口单元〔14〕为出口中间继电器。
专利摘要
一种同步电机的继电器组合型断电失步保护装置，具有断电失步保护主回路、防非同期冲击闭锁电路和附加电路。该装置由常规继电器组合而成，具有动作可靠、组合灵活、适用范围广等优点，并可与“带载自动整步技术”相结合，能够既保障电机的安全，又保持电机的连续运行。它可在冶金、化工、石油、制药、军工等工业部门中得到广泛的应用。
文档编号H02H3/48GK85200442SQ85200442
公开日1985年11月10日 申请日期1985年4月1日
发明者蒋宗道, 吕珏 申请人:核工业部电机运行技术开发公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan