Устройство для защиты синхронного генератора от замыкания на землю в одной точке цепи возбуждения

 

Использование: релейная защита электрооборудования . Цель изобретенияповышение чувствительности и упрощение эксплуатации. Сущность: при нарушении контакта щетка-вал емкость цепи возбуждения 2 уменьшается, ток на выходе третьего трансформатора тока 12 становится меньше , чем ток на выходе второго трансформатора тока 11. Иа выходе блока сравнения 24 появляется напряжение, вызывающее срэ4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ Е СКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s Н 02 Н 7/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н0рушеиие Гигнал Cuz an о ли ююпол тп umrrn vewre и елъта — dan

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4880115/07 (22) 05.11.90 (46) 23.07,92. Бюл. ¹ 27 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электроэнергетики и Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт релестроения (72) В.П.Белов, Я,С.Гельфанд, С.А;Евдокимов, Ф.М.Розенблюм и С,Е.Сурцева (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1198637; кл. Н 02 Н 7/06, 1983.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1410173, кл. Н 02 Н 7/06, 1986.

5. Ы,, 1749975 А1

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА ОТ ЗАМЫКАНИЯ

НА ЗЕМЛЮ В ОДНОЙ ТОЧКЕ ЦЕПИ ВОЗБУЖДЕНИЯ .

{57) Использование: релейная защита электрооборудования. Цель изобретения: повышение чувствительности и упрощение эксплуатации. Сущность: при нарушении контакта щетка-вал емкость цепи возбуждения 2 уменьшается, ток на выходе третьего трансформатора тока 12 становится меньше, чем ток на выходе второго трансформатора тока 11. Ма выходе блока сравнения 24 появляется напряжение, вызывающее сра4 !

1749975

40 баты вание порогового элемента 25, и на выходе сигнального элемента 27 появляется с выдержкой времени сигнал. Происходит блокировка реле времени 19 и 20. Если происходит нарушение изоляции цепи возбуждения, появляется разность токов она выходе трансформатора тока 10 и на выходе полосового фильтра 14 — напряжение, отфильтрованное от помех и пропорциональное разности токов. Это напряжение будет обратно пропорционально сопротивлению изоляции и поступает на вход знаменателя делителя 15, на вход числителя которого

Изобретение oTHocHTcsl к электротехнике, в частности к устройствам релейной защиты электрооборудования.

Известно устройство для защиты синхронного генератора от замыкания на землю (корпус) в одной точке цепи возбуждения, содержащее фильтр присоединения, который одним выводом соединен с положительным или отрицательным полюсом цепи возбуждения, а другим — с резистором третьего плеча измерительного моста и с одним из входов измерительного органа, Блок компенсации, состоящий иэ парал- лельно соединенных магазинов сопротивления и емкости, которые соединяются последовательно с последовательным lCфильтром, одним из выводов подключен к резистору четвертого плеча, а другим — к вспомогательному источнику и контуру заземления. Второй вывод блока компенсации соединен с другим выводом измерительного органа и резистором четвертого плеча, Второй вывод резистора четвертого плеча соединен с вторым. выводом резистора третьего плеча и подсоединен к второму выводу вспомогательного источника. Блок совпадения первым выводом соединен с дополнительным выводом вспомогательного источника, а вторым — с дополнительным выходом измерительного органа. Первый вход логического элемента ЗАПРЕТ соединен с основнь1м выходом измерительного органа, а второй вход — с выходом блока совпадения. Защита реагирует на понижение сопротивления изоляции, а также автоматически блокируется при нарушении контакта щетка — вал турбогенератора и сигнализирует об этом. Если при нарушении контакта щетка — вал турбогенератора произойдет снижение сопротивления изоляции ниже определенного уровня, то блокировка снимается и проходит сигнал

"Нарушение сопротивления изоляции", подают напряжение, пропорциональное напряжению вспомогательного источника 6.

Напряжение на выходе блока делителя 15 будет пропорционально сопротивлению изоляции, При сопротивлении изоляции меньше порога срабатывания первого реагирующего органа 17 последний срабатывает и срабатывает первое реле времени.19.

Если это сопротивление меньше порога срабатывания второго реагирующего органа

18, то он срабатывает и срабатывает второе реле времени 20, 1 ил,, Недостаток данного устройства заключается в том, что напряжение на входе измерительного органа резко падает с увеличением переходного сопротивления изоляции. Это ограничивает верхний предел измеряемого сопротивления изоляции (ограниченная чувствительность), а показания прибора приходится пересчитывать по таблице или по графику, снятЫх для данной емкости цепи возбуждения. Зависимость от емкости цепи возбуждения обьясняется тем, что мостовая схема требует наличия резисторов в третьем и четвертом плечах, чем больше значение их сопротивления, тем больше отличие от обратно пропорциональной зависимости, но меньше чувствительность мостовой схемы.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для защиты синхронного генератора от замыкания на землю (корпус) в одной точке цепи возбуждения, содержащее обмотку возбуждения, сопротивление изоляции и емкость цепи возбуждения, последовательно с обмоткой возбуждения включены разделительный конденсатор и дроссель, составляющий с конденсатором фильтр, настроенный в резонанс на частоте вспомогательного источника, и два трансформатора тока, резистор и конденсатор, 30 компенсирующий влияние емкости цепи возбуждения, одинаковые первичные обмотки одного трансформатора тока, включенные встречно для получения разности токов, к вторичной обмотке трансфор35 матора тока подключены последовательно соединенные полосовой фильтр, пропускающий наложенную частоту, двухполупериодный выпрямитель, сглаживающий активный фильтр, блок выделения напряжения приращения и два пороговых элемента с разной полярностью напряжения срабатывания, на выходе которых включен триггер и сигнальный элемент, На выходе

1749975

30 второй вывод источника вспомогательного 40

50 трансформатора тока включены последовательно соединенные полосовой фильтр, выпрямитель, сглаживающий фильтр, реагирующие органы: с регулируемым порогом срабатывания элементы выдержки времени на срабатывание, имеющие вход блокировки срабатывания, указательные реле, промежуточные реле, блок измерения величины сопротивления изоляции со встроенным прибором. Защита реагирует на понижение сопротивления изоляции, а также блокируется при нарушении контакта щетка — вал турбогенератора и сигнализирует об этом.

Недостаток известного устройства заключается в том, что напряжение на входе реагирующих органов резко падает с увеличением переходного сопротивления изоляции. Это ограничивает верхний предел измеряемого сопротивления изоляции (ограниченная чувствительность), а показания прибора приходится пересчитывать по таблице.или по графику.

Цель изобретения — повышение чувствительности и упрощение эксплуатации, Поставленная цель достигается тем, что в устройство для защиты синхронного гене-, ратора от замыкания на землю в одной точке цепи возбуждения, содержащее разделительный конденсатор, один вывод которого соединен с зажимом для подключения к цепи возбуждения, другой вывод конденсатора соединен с дросселем, которые образуют фильтр, настроенный в резонанс на частоту вспомогательного источника напряжения, первый вывод которого соединен с первым выводом блока компенсации, состоящего из последовательно соединенных резистора и конденсатора, напряжения подключен к средней точке первичной обмотки первого трансформатора тока, вторичнач обмотка которого соединена с входом полосового фильтра, второй трансформатор тока, пороговый элемент, сигнальный элемент, блок измерения, вход которого соединен с входом первого и второго реагирующих органов, выходы которых подключены к первым входам первого и второго элементов времени, дополнительно введены третий трансформатор тока, блок сравнения, третий элемент времени, блок деления и блок вычитания, а вспомогательный источник напряжения снабжен третьим выводом, при этом второй вывод дросселя подключен к первому выводу блока компенсации, второй вывод которого через первичные обмотки второго, первого и третьего трансформаторов тока соединен с зажимом для подклю20

25 чения к релейной щетке вала ротора, вторичные обмотки второго и третьего трансформаторов тока соединены соответственно с первым и вторым входами блока сравнения, выход которого через пороговый элемент и третий элемент времени подключен к входу сигнального элемента и вторым входам первого и второго элементов времени, выход полосового фильтра через вход знаменателя делительного блока и блок вычитания подключен к входу блока измерения, состоящего из последовательно соединенных блока индикации и аналогоцифрового преобразователя, вход последнего служит входом блока измерения, а вход числителя делительного блока подключен к третьему выводу йсточника вспомогательного напряжения.

Это достигается за счет делительного блока, на вход делимого подается напряжение U, а на вход знаменателя подается

U/r„, В результате деления получаем Л I— — : гиз. Для уменьшения погрешности при измерении небольших значений переходного сопротивления вычитают из полученного значения сопротивление, эквивалентное внутреннему сопротивлению дросселя, Это выполняется с помощью блока вычитания. Разность токов Л I, преобразованная в напряжение, подается на вход блока измерения, где с помощью аналого-цифрового преобразователя преобразуется в цифровой код, который отображается на блоке индикации.

На чертеже приведена блок-схема устройства, Обмотка 1 возбуждения имеет относительно земли емкость 2, сопротивление 3 изоляции возбуждения. Последовательно с обмоткой 1 возбуждения включены разделительный конденсатор 4 и дроссель 5, составляющие фильтр, настроенный в резонанс на частоте вспомогательного источника 6, первый вывод которого подключен к первому входу блока 7 компенсации, состоящего из последовательно соединенных резистора 8 и конденсатора 9. Значение сопротивления резистора выбирается равным внутреннему сопротивлению дросселя, а емкость. конденсатора 9 равна значению емкости цепи возбуждения, Второй вывод источника вспомогательного напряжения подключен к средней точке первичной обмотки первого трансформатора 10 тока, а второй вывод блока компенсации через первичные обмотки второго, первого и третьего трансформаторов тока соединен с зажимом 13, предназначенным для подключения к щетке вала ротора.

1749975

Вторичная обмотка первого трансформатора тока через полосовой фильтр 14, делитель 15 и блок 16 вычитания соединена с входами первого 17 и второго 18 реагирующих органов, выходы которых соответственно подключены к первым входам первого 19 и второго 20 элементов времени, Выход первого элемента действует на сигнал, а лого-цифрового преобразователя 22 и блока

23 индикации. Вторичные обмотки второго и третьего трансформаторов тока подклю15 чены соответственно к первому и второму входам блока 24 сравнения, выход которого через пороговый элемент 25 и третий элемент 26 времени подключен к входу сигнального элемента 27. сигнализирующего о

20 нарушении контакта щетка-вал турбогенератора, Выход третьего элемента 26 времени -подсоединен также к вторым входам первого 19 и второго 20 элементов времени.

Блок вычитания выполнен на операционном усилителе, например, К140УД7, Устройство работает следующим образом.

Дроссель 5 и конденсатор 4 настраива ются в резонанс на частоте вспомогэтельно30 го источника 6 по максимальному току, При сопротивлении изоляции 3 цепи возбуждения, равном бесконечности, подбирают параметры блока 7 компенсации так, чтобы на выходе первого трансформатора тока ток имел наименьшее значение, т,е. был равен току небалансэ. Следовательно, при нор35 мальной изоляции системы возбуждения и отсутствии нарушения контакта щетка-вал сигйалы на выходе устройства защиты отсутствуют.

При нарушении контакта щетка-вал емкость 2 цепи возбуждения уменьшается и на выходе блока 24 сравнения появляется напряжение, вызывающее срабатывание порогового элемента 25 и>следовательно, 45 срабатывание элемента 26 времени. На выходе сигнального элемента 27 появляется сигнал "Нарушение контакта щетка-вал", и одновременно происходит блокировка первого 19 и второго 20 элементов времени.

Если происходит нарушение изоляции цепи возбуждения, ток на выходе трансформатора 12 тока будет больше тока трансформ атора11,и на выходе блока24сравнения появит- 55 ся напряжение, но пороговый элемент 25 не сработает, т.е, он реагирует только на одну полярность напряжения. На выходе полосового фильтра 14 появится напряжение, отфильтрованное от помех и пропорциовыход второго — на сигнал или отключение, Выход блока 16 вычитания соединен с вхо- 10 дом блока 21 измерения, состоящего из ананальное разности токов. Этот ток, обратно пропорциональный сопротивлению изоляции цепи возбу>кдения, поступает на вход знаменателя делителя 15, на вход числителя которого подают напряжение, пропорциональное напряжению вспомогательного источника 6, Напря>кение на выходе блока

15 деления пропорционально сопротивлению изоляции, но в него входит напряжение, пропорциональное активному сопротивлению дросселя 5, Поэтому в блоке

16 вычитания происходит вычитание напряжения, пропорционального активному сопротивлению дросселя, из напряжения с выхода блока 15 деления. В блоке 21 измерения происходит преобразование этого напряжения в цифровой код, и на блоке 23 индикации появляется значение переходного сопротивления изоляции, При переходном сопротивлении изоляции,меньшем порога срабатывания первого реагирующего органа 17, последний срабатывает, срабатывает и первое реле 19 времени. Если это сопротивление меньше порога срабатывания второго реагирующего органа 18, то он срабатывает и срабатывает второе реле 20 времени, Применение устройства позволяет производлть более раннюю диагностику состояния изоляции цепи возбуждения, что предотвращает появление аварийных ситуаций в цепи возбуждения и облегчает эксплуатацию последних.

Формула изобретения

Устройство для защиты синхронного генератора от замыкания на землю в одной точке цепи возбуждения, содержащее разделительнь1й конденсатор. один вывод которого соединен с зажимом для подключения к цепи возбуждения, другой вывод конден-. сатора соединен с дросселем, которые образуют фильтр, настроенный в резонанс на частоту вспомогатЕльного источника напряжения, первый вывод которого соединен с первым выводом блока компенсации, состоящего из последовательно соединенных резистора и конденсатора, второй вывод источника вспомогательного напряжения подключен к средней точке первичной обмотки первого трансформатора тока, вторичная обмотка которого соединена с входом полосового фильтра, второй трансформатор тока, пороговый элемент, сигнальный элемент, блок измерения, вход которого соединен с входами первого и второго реагирующих органов, выходы которых подключены к первым входам первого и второго элементов времени, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения

1749975

Составитель Т. Щеголькова

Техред M. Моргентал Корректор В, Гирняк

Редактор В. Петраш

Заказ 2600 Тираж Подпйсное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 чувствительности. упрощения эксплуатации, дополнительно введены третий трансформатор тока, блок сравнения, третий элемент времени, блок деления и блок вы. читания, а вспомогательный источник напряжения снабжен третьим выводом, при этом второй вывод дросселя подключен к первому выводу блока компенсации; второй вывод которого через первичные обмотки второго, первого и.третьего трансформаторов тока соединен с зажимом для подключен к релейной щетке вала ротора, вторичные обмотки второго и третьего трансформаторов тока соединены соответственно с первым и вторым входами блока сравнения, выход которого через пороговый элемент и третий элемент времени подключен к входу сигнального элемента и вторым входам первого и второго эле5 ментов времени, выход полосового фильтра через последовательно соединенные делительный блок и блок вычитания подключен к входу блока измерения, выполненного в виде последовательно

10 соединенных блока индикации и аналогоцифрового преобразователя, вход послед- него служит входом блока измерения, а вход числителя делительного блока подключен к третьему выводу источника вспомогатель15 ного напряжения.