专利名称:同步电机的继电器组合型失步保护装置的制作方法
本发明属于电工技术领域：
，用作同步电机的失步保护。
同步电动机的失步事故是造成电机设备损坏和生产中断的严重事故。同步电机的失步事故，根据其危害特点及对保护装置的不同要求可分为三种类型，即断电失步、带励失步和失磁失步。本发明所指的失步保护是带励失步和失磁失步保护。所谓带励失步是指电机带有正常或接近正常的直流励磁，而转子磁场和定子磁场又不同步的异步运行状态。带励失步一般由相邻出线端头短路故障、近处大型机组或机组群启动或自启动引起母线电压较长时间大幅度降低、电机所带负载的大幅度突增(如轧钢机咬“冷”钢，气体压缩机憋压等)以及启动过程中励磁系统过早投励等等原因所引起。所谓失磁失步是指运转着的同步电机，由于种种原因失去直流励磁或严重欠励磁而滑出同步。
在六十年代和七十年代这二十年中，各国的工程技术人员为解决同步电机的失步保护问题，作了大量工作，取得了不少进展。各国先后研制成功了新颖的“失步保护继电器”。其中比较先进的有反映电机定子电压向量和定子电流向量之间功率因数角φ变化或无功功率方向变化原理的继电器，例如，日本的SHM－B2型晶体管失步保护继电器，英国的FOS24型失步保护继电器等；检测电机的内角θ’或内角与转差频率复合式的失步保护继电器，如苏联专利353312所指出的继电器；利用励磁电流在电机失步时出现瞬时低电流及其重复频率原理构成的失步保护继电器，如苏联专利373814所提出的继电器；根据电机失步时在其励磁绕组中出现交流感应电流分量，并加上转子低电流闭锁原理构成的失步保护，如西德的AET0.5型专用电流互感器和MSK118TS－1型继电器。
上述各种失步保护装置都存在一定的缺陷。例如日本的SHM－B2型继电器，或英国的FOS24型继电器，即使加了一定的动作延时，仍有可能在人工或自动调节励磁时，由于进入滞后功率因数区而误动作。
近年来，苏联在上述介绍的两种保护装置的基础上提出了一些改进意见。增加一个转向环节及一个软反馈环节，并建议二个继电器并联使用，以避免保护拒动。但这使装置的线路大为复杂化。
本发明的目的在于给出一种由常规继电器组成，动作准确、可靠，又便于运行维护的同步电机失步保护装置。
对于同步电机的失步保护，至今国际上较普遍的做法是“失步保护”动作于跳闸停机，即使电机本身无故障，也只能被迫停机，中断生产运行。为保证同步电机失步后能自动再整步，实现电机连续运行的目标，我们研究成功了“同步电机失步保护及带载自动再整步技术”，见本人发表在“电气传动”1978年第3期上的文章。本发明与这一技术及其相应装置相结合，使电机在遇到失步事故时能够既保证电机设备的安全性，又使电机在带运行负载条件下可以不减载地继续保持连续运行。
同步电机发生带励失步或失磁失步时的一个共同和显著的标志是转子励磁迴路中出现不衰减的感应交流电流分量。很早就有人偿试过根据这一原理来构成失步保护，但由于不加“动作延时”会引起同步振荡时保护误动作，而加了“延时环节”又会使保护拒动，因而未能成功。为克服这一缺点，西德采取了“加转子低电流环节”作为闭锁的方案，但仍不能避免某些情况下的拒动。
本发明采用“记忆闭锁单元”与反映励磁回路内出现感应交流电流分量的敏感单元相结合，构成保护方案，避免了保护拒动或误动，提高了保护的动作准确性和可靠性。图1为继电器组合型失步保护装置的方框图。图1中〔1〕为信号测取单元，〔2〕为失步敏感单元，〔3〕为信号展宽单元，〔4〕为信号传输主通道，〔5〕为记忆闭锁单元，〔6〕为“与”门，〔7〕为出口继电器。图2为继电器组合型失步保护装置的电路图。图2中〔8〕为高压断路器，〔9〕为同步电机的定子，〔10〕为同步电机的励磁绕组，〔11〕为励磁装置，〔12〕为串接在励磁回路中的电流互感器，即图1中单元〔1〕，〔13〕为串接在电流互感器二次侧回路内的灵敏电流继电器，作为失步敏感继电器之用，与图1中的单元〔2〕相对应。中间继电器〔14〕为信号传输主通道，与图1中单元〔4〕相对应，它和中间继电器〔16〕，时间继电器〔15〕组成信号展宽单元。时间继电器〔17〕和带返回延时的中间继电器〔18〕组成记忆闭锁单元。中间继电器〔14〕的一付常开接点和时间继电器〔17〕的延时动作接点组成“与”门，与图1中的单元〔6〕相对应。中间继电器〔19〕为出口继电器，与图1中的〔7〕相对应。中间继电器〔19〕的接点动作于同步电机“灭磁”或“跳闸”。图2中〔20〕为“带正常负载不减载再整步装置”中，励磁状态继电器的接点，〔12〕为保护二极管，保护该回路中所接有关继电器的接点不因拉弧而被烧坏。
同步电机失步时，其励磁回路中出现不衰减的交流感应电流分量。带励失步时，这一交流感应电流与直流励磁电流相叠加形成脉动电流；失磁失步时，直流励磁消失，交流感应电流将以零为轴线正负交变。这一具有滑差频率的交变电流经电流互感器〔12〕，使灵敏型电流继电器〔13〕脉动动作，在每一个滑差周期中动作二次。经信号展宽环节的展宽，在滑差较小的情况下，作为信号传输主通道的中间继电器〔14〕脉动动作输出一连串具有一定宽度的脉冲信号。在滑差较大的情况下，继电器〔14〕将停留在“得电动作状态”而来不及“返回”，输出一个长信号。记忆闭锁单元〔5〕在接到由信号展宽单元〔3〕送来的第一个动作信号时，开始计时，在达到它的“记忆时间”之前，其输出接点〔17〕一直处于“开断”状态，使“与”门〔6〕处于“关闭”状态。因而从主通道〔4〕传来的信号被“与”门所阻断，送不到出口继电器〔7〕，保护不动作。由于电机失步时，励磁回路中出现的是不衰减的交流感应电流，因而在记忆闭锁单元达到其“设定记忆时间”后，记忆闭锁单元的输出接点〔17〕就将处于“闭合开通”状态，使主通道传来的信号得以通过而送达出口继电器。(图1中的7和图2中的19)。
保护动作后，再整步装置中的励磁状态继电器接点〔20〕断开，切断了失步敏感单元(图1中的2和图2中的13)的信号输出通道，使失步保护退出工作，以便于实现再整步。而整个电路也将在时间继电器〔15〕和带延时返回的中间继电器〔18〕分别达到其延时定值后返回到未动作前的状态。
当电机发生“同步振荡”，不失步时，励磁回路中出现的交流感应电流分量，具有迅速衰减的特点，在记忆闭锁单元尚未达到其记忆时间之前就已衰减完毕，因而保护装置不会误动作。
本发明中的信号测取单元采用了通常的仪用电流互感器。但在用法上，把它串接在直流励磁回路中，且其二次侧不经通常采用的“整流、滤波”措施，直接接到灵敏型直流电流继电器。
灵敏型直流电流继电器亦非特制专用继电器，而是动作电流很小的常规电流继电器，但它所接受的不是直流信号，而是按滑差频率正负交变的交流信号，并在它的作用下脉动动作。
本发明没有采用一般的“延时环节”，而采用由二个普通继电器构成的“记忆闭锁”单元，可靠地保证了保护装置在电机发生同步振荡、不失步时不误动作。
本发明的特点是保护出口不是去跳闸停机，而是动作于“灭磁”，并通过“再整步装置”中的励磁状态继电器〔20〕实现逻辑控制，使它能与“再整步装置”相结合，使电机在遇到失步事故时，既保证其本身设备安全性，又保持带正常运行负载实现不减载再整步，保持电机的连续运行。
本发明采用了最普通的常规继电器和较简单的线路，达到了较好的技术性能，且动作准确，可靠，又便于运行维护。本发明可在冶金、化工、石油、轻工、矿山、军工、核能等各工业部门得到广泛应用，并可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失步保护装置，其特征在于具有信号测取单元[1]、失步敏感单元[2]、信号展宽单元[3]、主通道[4]、记忆闭锁单元[5]、与门[6]和出口继电器[7]。所说的信号测取单元[1]串接在励磁绕组回路中，它的输出信号不经整流、滤波与敏感单元相连，提高了装置的灵敏度。所说的信号展宽单元[3]的输出分两路，一路经主通道[4]到与门[6]，另一路经记忆闭锁单元[5]到与门[6]。所说的记忆闭锁单元[5]在接到第一个脉冲信号后，不论输入信号继续送来与否，都按设定的记忆时间宽度，对与门[6]给出闭锁信号，在此时间内不允许主通道送来的信号通过，避免了由同步振荡引起的误动作。
2.按照权利要求
1所述的失步保护装置，其特征在于所说的信号测取单元〔1〕为一种普通仪用的电流互感器。
3.按照权利要求
1或2所述的失步保护装置，其特征在于所说的失步敏感单元〔2〕为一种常规的灵敏型电流继电器，它所接受的不是直流信号而是按滑差频率正负交变的交流信号。
4.按照权利要求
1或2所述的失步保护装置，其特征在于所说的记忆闭锁单元〔5〕由时间继电器〔17〕和带返回延时的中间继电器〔18〕组成。
5.按照权利要求
3所述的失步保护装置，其特征在于所说的记忆闭锁单元〔5〕由时间继电器〔17〕和带返回延时的中间继电器〔18〕组成。
专利摘要
一种同步电机的继电器组合型失步保护装置，采用记忆闭锁单元与反映转子励磁回路内出现交流分量的敏感单元相结合，构成保护。它动作准确、可靠、便于运行维修，可广泛用于化工、石油、制药和核能等工业部门，并能取得巨大的经济效益。
文档编号H02H7/06GK85200444SQ85200444
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, 丁礼根 申请人:核工业部电机运行技术开发公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan