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

 

Использование: для расширения функциональных возможностей. Сущность изобретения: при нарушении контакта щетка-вал, емкость 35 цепи возбуждения 53 уменьшается, ток на выходе третьего трансформатора тока 7 становится Меньше, чем ток на выходе второго трансформатора тока 5. и на выходе блока сравнения 13 появляется напряжение, вызывающие срабатыва- ;ниё порогового элемента 14, и Следовательно, срабатывание элемента вы . держки времени 17. На выходе сигнального элемента 28 появляется сигнал Нарушение контакта щетка-вал иодновременно происходит блокировка первого 15 и второго 16 элементов выдержки времени. При нарушении изоляции цепи возбуждения на выходе полосового фильтра 18 появляется напряжение , пропорциональное разности токов 1 .и поступает на вход знаменателя делителя 19, на вход числителя Л9 которого подается напряжение, пропорциональное напряжению вспомогательного источника 10. Напряжение на выходе блока деления 19 будет пропорционально сопротивлению изоляции. В блоке измерения 23 происходит преобразование этого напряжения в цифровой код, и в блоке индикации 24 появляется значение переходного сопротивления изоляции 36. Если переходное сопротивление изоляции ниже порога срабатывания первого реагирующего органа 21, последний срабатывает и срабатывает первый элемент выдержки времени 15. Если это сопротивление меньше порога срабатывания второго реагирующего органа 22, то он срабатывает и срабатывает второй элемент выдержки времени 16.1 ил. СО С vj о ел СП о ю

5g, 1795532 А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю Н 02 Н 7/06

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К: АВТОРСКОМУ.СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ

l 2 (21) 4907821/07 .. держки времени 17..На выходе сигнального (22) 01.02.91 - .. элемента 28 появляется сигнал "Нарушение .: (46):15..02 93. Бюл. М 6 . контакта щетка-вал" и одновременно проис(71) Всесоюзный научно-исследовательский ходит блокировка первого 15 и второго 16 институт электроэнергетики Черепетская элементов выдержки времени.. При наруше-.

ГРЭС . . нии изоляции цепи;возбуждения на выходе (72):Я.С.Гельфанд; С.А;Евдокимов, Л.К.Кры- полосового фильтра 18 появляется напрялова, В.ИЯоляхов и С.Е;Сурцева - " жение, пропорциональное разности токов (56) Авторское свидетельство СССР... 1, и поступает на вход знаменателя делитеМ 1416173, кл. Н 02 H 7!06; 1982.: ля 19, на вход числителя Л9 которого подаАвторское свидетельство СССР: . ется напряжение, пропорциональное

bL 1749975, кл.:Н 02 Н 7/06, 1990, - . - напряжению вспомогательного- -источника (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ СИНХ- .10. Напряжение на выходе блока деления 19

РОННОГО ГЕНЕРАТОРА ОТ .ЗАМЫКАНИЯ будет пропорционально сопротивлению

НА ЗЕМЛЮ В ОДНОЙ ТОЧКЕ ЦЕПИ ВОЗ- изоляци . В блоке измерения 23 происмоБУЖДЕНИЯ .. дит преобразование этого напряжения в (57) Использование: для расширения функ- . цифровой код, и в блоке индикации 24 появциональных возможностей. Сущность изо- ляется значение переходного сопротивле: бретения:. при нарушении контакта ния изоляции 36. Если йереходное щетка-вал, емкость 35 цейй.возбуждения 53 сопротивление изоляции ниже пороге срауменьшаетея; ток на выходе третьего транс- батывания первого реагирующего органа форматора тока 7 становится меньше, чем 21, последний срабатываети срабатывает". . ток на -выходе. второго трансформатора тока первый элемент выдержки времени 15. Если .

5, и;на- выходе блока сравнения 13 появля-: это сопротивление меньше порога врабатыетея напряжение;. вызывающие срабатыва- вания второго реагирующего органа 22, тоние порогового элемента 14, и он срабатывает и срабатывает второй элеследовательно, срабатывание элемента вы- . мент выдержки времени 16. 1 ил. О

М

1795532

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам релейной защиты. Известно устройство для защиты цепей возбуждения синхронного генератора от замыкания на землю, содержащее обмотку возбуждения, сопротивление изоляции и емкость возбуждения, последовательна 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 компенсирующий влияние емкости цепи возбуждения.

Одинаковые первичные обмотки первого трансфооматора тока включены встречно для получения разности токов. К вторичной обмотке трансформатора тока подключены последовательно. соединенные паласовой фильтр, пропускающий наложенную частоту, двухполупериодный выпрямитель, сгла.живающий активный фильтр, блок выделения напряжения приращения и два пороговых элемента с разной полярностью срабатывания„на выходе которых включен триггер и сигнальный элемент на выходе трансформатора тока включены последовательно соединенные полосовой фильтр, выпрямитель, сГлаживающий фильтр, реагирующие органы, с регулируемым порогом срабатывания, элементы выдержки времени на срабатывание, имеющие вход блокировки на срабатывание указательное промежуточное реле. блок изменения величины сопротивления изоляции со встроенным прибором. Защита реагирует на понижение сопротивления изоляции, а также автоматически блокируется при нарушении контакта щетка-вал турбогенератора и сигнализирует об этом . Недостаток этого устройства заключается в том, что напряж;:ние на входе реагирующих органов, ре: ;o 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. Это устройство не может защищать сразу несколько генераторов. Необходимо устанавливать на каждом генераторе по одному устройству. Наиболее близким по технической сущности является устройство для защиты синхронного генератора от замыкания на землю в одной точке цепей возбуждения, содер>кащее блок присоединения, состоящий из разделительного конденсатора. соединенного с дросселем, другой вывод которого являющийся первым выводом блока присоединения, через блок компенсации, первичные обмотки второго, первого и третьего трансформаторов тока соединен с зажимом для подключения к щетке вала ротора, являющимся вторым выводом блока присоединения третьим выводом которого является средняя точка первичной обмотки первого трансформатора тока, четвертым — свободный вывод разделительного конденсатора, соединенного с зажимом для подключения цепи возбуждения пятым, шестым и седьмым — соответственно вторичные обмотки первого, второго и третьего трансформаторов тока, вспомогательный источник напряжения первым выводом подключен-к первому выходу блока присоединения, третий вывод которого подсоединен к второму выходу вспомогательного источника напряжения, вторичная обмотка первого трансформатора тока че20 рез полосовой фильтр соединена с входом знаменателя делительного блока, а на вход числителя подается напряжение вспомогательного источника, выход делительного блока через, блок вычитания, первый и второй реагирующие органы подается на входы первого и второго элементов выдержки времени, соответственно, блок вычитания подключен к входу блока измерения, состоящего из последовательно соединенЗО ных блока индикации и аналого-цифрового преобразователя, вход последнего служит входом блока измерения, вторичные обмотки второго и третьего трансформаторов тока соединен через первый и второй выпрямиЗ5 тели соответственно с первым и.вторым входами блока сравнения выход которого через пороговый элемент, третий элемент выдержки времени подключен к входу сигнального элемента и вторым входом первого и

40 второго элементов выдержки времени. Это устройство не может защищать сразу несколько генераторов, т.е. необходимо устанавливать на каждом генераторе по одному устройству, 45 Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства.

- Сущность изобретения заключается в том, что для защиты и-генераторов устройство содер>кит и-блоков присоединения, выходы которых через аналоговый переключатель управляемый тактовы л генератором подключается к блокам обработки сигналов. Это в целом позволяет уменьшить количество однотипных блоков

55 защиты. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для защиты группы синхронных генераторов от замыкания на землю в одной точке цепи возбуждения содержащее блок присоединения, состоящий из разделительного конденсатора соеди1795532 нен ного с дросселем, другой вывод которого являющийся первым выводом блока присоединения, через блок компенсации. первичные обмотки которого, первого .и третьего трансформаторов тока соединен с зажимом для подключения к щетке вала ротора, являющийся вторым выводом блока присоединения, третьйм выводом которого является средняя точка первичной обмотки первого трансформатора тока, четвертым— свободный вывод разделительного конденсатора, соединенный с зажимом для подключения цепи возбуждения, пятым шестым и седьмым предназначенные для подключения к аналоговому переключатеfilo соответственно вторичные обмотки пер"вого, второго и третьего трансформаторов тока, вспомогательный источник напряжения первым выводом подключен к первому выходу блока присоединения, третий вывод которого подсоединен к второму. выходу вспомогательного источника напряжения; выходы первого и второго выпрямителей соединены с первым и вторым входами блока сравнения, выход которого через пороговый элемент соединен со входом первого, второго и третьего элементов выдержки времени, выход полосового фильтра подключен к входу знаменателя делительного блока, на вход числителя которого подается напряжение вспомогательного источника, выход блока деления через блок вычитания соединен со входами первого и второго реагирующих блоков, аь:ход которых подключены к соответственно ко вторым входам первого и второго элементов выдержки времени, выход блока вычитания. подсоединен к входу блока измерения, состоящего из последовательно соединенных блока индикации и аналогоцифрового преобразователя, вход последнего служит входом блока измерения, а блок компенсации содержит последовательно соединенные резистор и конденсатор, а выход третьего элемента выдержки времени подключен к сигнальному элементу; Дополнительно введены, генератор тактовых импульсов и аналоговый переключатель. при этом число блоков присоединения равно числу защищаемых генераторов, первые входы которых подключены к каждый к своему выходу вспомогательного источника напряжения, и каждый снабжен зажимами для подсоединения к цепи возбуждения и щетке вала ротора, а пятый, шестой и седьмой выводы блока присоединения подключены через аналоговый переключатель соответственно к полосовому фильтру, первому и второму выпрямителям, а выводы, предназначенные для подключения аналогового переключате 5

30

40

50 ля каждого блока присоединения подключен к своему входу аналогового переключателя, выход генератора тактовых импульсов соединен с тактовыми входами аналогового переключателя и сигнального элемента, дополнительные входы которого подсоеди."нены соответственно к: выходам первого и второго элемента выдержки времени.

На чертеже представлена функциональ- ная схема предполагаемого изобретения.

Блок присоединения 1 состоит из разделительного конденсатора 2, соединенного с дросселем 3 другой вывод которого являет-. ся первым выводом блока присоединения через блок компенсации первичные обмотки второго 5, первого 6 и третьего 7 трансформаторов тока соединен с зажимом 8 для подключения к щетке вала ротора, являю. щимся вторым выводом блока присоединения. 1 Третьим выводом которого является средняя точка первичной обмотки первого трансформатора тока 6, четвертым — свободный вывод разделительного конденса- тора 2, соединенный с зажимом для подключения к цепи возбуждения, пятым, шестым и седьмым — выводами — соответственно вторичные обмотки первого 6 второго

5 и третьего 7 трансформаторов тока. Вспомогательный источник напряжения 10 первым выводом подключен к первому выводу блока присоединения 1, третий вывод которого подсоединен к второму выводу вспомогательного источника напряжения 10, выводы первого 11 и второго 12 выпрямите. лей соединены с первым и вторым входами блока сравнения 13 выход которого через пороговый элемент 14 соединен со входами первого 15, второго 16 и третьего 17 элемен. тами выдержки времени. Выход полосового фильтра 18 подключен к выходу знаменателя делительного блока 19, на вход числителя которого подается напряжение вспомогательного источника 10. выход блока деления

19 через .блок вычитания 20 соединен со

5 входом первого 21 и второго 22 реагирующих блоков, выходы которых подключены к соответственно ко вторым входам первого

15 и второго 16 элементов выдержки времени. Выход блока вычитания 20 подсоединен к входу блока измерения 23, состоящего из последовательно соединенных блоков индикации 24 и аналогоцифрового преобразователя 25, вход последнего служит входом* блока измерения 23. Блок компенсации 4

5 содержит последовательно соединенные резистор 26 и конденсатор 27. Выход треть- . его элемента выдержки времени 17 подключен к сигнальному элементу 28. Генератор тактовых импульсов 29 соединен с тактовыми входами аналогового переключателя 30

1795532..и сигнального элемента 28.. Число блоков присоединения 31 и 32 равно числу защищаемому генераторов первые выводы которых подключены каждый к своему выводу вспомогательного источника 10 напряжения и каждый снабжен зажимами для присоединения к .цепи возбуждения и щетке вала ротора; а пятый, шестой и седьмой выводы предназначены для подключения аналого. вого переключателя блоков присоединения

1, подключены через аналоговый переключатель 30 соответственно к паласовому фильтру 18, первому 11 и второму 12 выпрямителей, а выход каждого блока присоединения предназначенные для подключения к своему входу, аналогового переключателя

30. Дополнительные входы сигнального эле.мента 28 подсоединены соответственно к выходам первого 15 и второго 16 реле времени. Цель возбуждения .33 на рисунке представлена обмоткой возбуждения 34, емкостью 35 и сопротивлением изоляции 36 относительно земли.

Устройство работает следующим образом.

Дроссель 3 и емкость.2 настраиваются в резонанс на частоте вспомогательного источника 10 па.максимальному току. При сопротивлении . изоляции 36 цепи возбуждения 33, равного бесконечности подбирают параметры блока компенсации

4, так, чтобы на выходе первого трансформатора тока 6 ток имел наименьшее значение — т.е, ток небаланса. Следовательно при нормальной изоляции системы возбуждения и отсутствии нарушения контакта щетка-вал — сигналы на выходе устройства защиты отсутствуют. При нарушении контакта щетка-вал емкость 35 цепи возбуждения 33 уменьшается, ток на выходе третьего трансформатора тока 7 становится меньше, чем ток на выходе второго трансформатора тока 5 и на выходе блока сравнения 13 появляется напряжение, вызывающее срабатывание порогового элемента 14, следовательно, срабатывание элемента выдержки времени 17. На выходе сигнального элемента 28 появляется сигнал "Нарушение контакта щетка-вал" и одновременно происходит блокировка первого 15 и второго 16 элементов выдержки времени. Если проис° ходит нарушение изоляции цепи возбуждения, ток на выходе трансформатора тока 7 будет больше тока трансформатора 5 и на выходе блока сравнения 13 появится напряжение. но пороговый элемент 14 не срабатывает, т.е. реагирует толька на одну полярность напряжения. На выходе полосо5 ваго фильтра 18 появится напряжение, отфильтрованное от помех и пропорциональное разности токов 1. Этот ток обратно- пропорциональный сопротивлению изоляции 36 цепи возбу>кдения 33, 10 поступает на ход знаменателя делителя 19,. на вход числителя. которого подают напряжение, пропорциональное напряжению вспомогательного источника 10. Напряжение на выходе блока деления 19 будет про?5 порционально сопротивлению изоляции, но

° в него входит активное сопротивление дросселя 3. Поэтому в блоке вычитания 20 происходит вычитание напря>кения, и рапорциональное активному сопротивле20 нию дросселя 3 из напряжения с выхода блока деления 19. В .блоке измерения 23 происходит преобразование этого напряжения в цифровой код и в блоке индикации 24 появляется значение переходного сопро25 тивления изоляции 36. При переходном сопротивлении изоляции 36 ниже порога срабатывания первого реагиру ощего органа 21, последний срабатывает и срабатывает первый элемент выдержки времени 15.

30 Если это сопротивление меньше порога срабатывания второго реагирующего органа 22 та он срабатывает и срабатывает второй элемент выдержки времени 16. Интервал времени между импульсами тактового гене35 ратора выбирается больше выдержек времени элементов 15-16. При появлении импульса аналоговый переключатель переключается на следующий блок присоединения, а после подключения последнего блока

40 присоединения переключателя на первый и т.д. В зависимости от вида повреждения на выводе сигналов элемента появляются соответствующие сигналы, а также индицируется номер повреждения генератора.

Применение этого устройства позволяет. производить автоматический замер зна-чения сопротивления изоляции и осуществлять защиту цепей возбуждения

50 одним комплектом, на тех генераторах на которых не требуется срочного отключения их от сети при металлическом замыкании на землю, что облегчит эксплуатаци о цепей возбуждения.

1795532

10 реагирующих блоков, выходы которых подключены соответственно к вторым входам первого и второго элементов выдержки времени, выход блока вычитания соединен с входом блока измерения, выполненного в виде последовательно соединенных блоков индикации и аналого-цифрового преобразователя, вход последнего служит входом блока измерения, блок компенсации выполнен в виде последовательно соединенных резистора и конденсатора, а выход третьего элемента выдержки времени подключен к

Формула изобретения

Устройство для защиты синхронного генератора от замыкания на землю в одной точке цепи возбуждения, содержащее блок и рисоединения, состоящий из разделительного конденсатора, соединенного с дросселем, другой вывод которого, являющийся первым выводом блока присоединения, через блок компенсации, первичные обмотки первого, второго и третьего трансформаторов тока соединен с.зажимом для подключения к щетке-валу ротора, являющимся вторым выводом блока присоединения, третьим выводом которого.я ляется средняя точка первичной обмотки второго трансформатора тока, четвертым — свободный вывод разделительного, конденсатора, соединенный зажимом для подключения к цепи.возбуждения, пятым, шестым и седьмым— соответственно выводы вторичных обмоток первого, второго и третьего трансформаторов тока, вспомогательный источник напряжения первйм выводом подключен к первому выводу блока присоединения, третий вывод .которого подсоединен к второму выводу вспомогательного источника напряжения,. выходы первого и второго выпрямителей соединены с первым и вторым входами блока сравнения, выход которого .через пороговый элемент соединен с входом первого, второго и третьего элементов выдержки времени, выход полосового фильтра подключен к входу знаменателя делительного блока, вход числителя которого соединен с выходом вспомогательного источника, выход блока деления через блок вычитания соединен с входами первого и второго сигнальному элементу, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных. возможностей путем обеспечения защиты группы генераторов, дополнительно введены генератор тактовых импульсов и аналоговый переключатель, при этом число блоков присоединения равно числу защищаемых генераторов, первые выводы которых подключены. каждый к своему выводу вспомогательного источника напряжения и каждый снабжен зажимами для подсоединения к цепи возбуждения и щетке вала ротора, а пятый, шестой и седьмой выводы блока присоединения подключены через аналоговый переключатель соответственно к полосовому фильтру, первому и второму выпрямителям, вывод каждого последующего блока присоединения предназначен для подключения к своему входу аналогового переключателя, выход генератора тактовых импульсов соединен с тактовыми входами аналогового переключателя. и сигнального элемента, дополнительные входы которого подсоединены соответственно к выходам первого и второго элементов выдержки времени.

Составитель С.Евдокимов

Техред М.Моргентал Корректор М.щароши

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 435 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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