Устройство защиты и сигнализации от замыканий на землю обмотки возбуждения

 

1. УСТРОЙСТЮ ЗМ1ИТЫ И СИГНАЛИЗАЦИИ ОТ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ ОБМОТКИ ВОЗБУЖДЕНИЯ, содержсйяее резисторы, реле и измерительный при бор, о тли ч а ю щ е ее я тем, что, с целью повЕпаения чувствительности и надежности его в работе и возможности автематического съема информации, оно дополнительно снабжено тремя трансформаторами,шестью реле, усилителем, выпрямителем фильтром, инвертирукшщм мостом, MO дуЛятором, фазочувствитепьным усилителем-выпрямителем , интегратогреял , нуль-органом и самописцем, причем одна из вторичных обмоток входного трансформатора соединена с одной из первичных обмоток промежуточного трансфсфматора через эаликаютий контакт первого реле, а вторая вторичная о 4отка входного трансформатора соединена с второй первичной оймоткой промежуточного трансформатора через усилитель, на второй вход которого включен интегратор , а на выход через замыкающий контакт второго реле подключен, самописец , вторичная обмотка промежуточного трансформатора через последовательно ср.единенные выпрямитель, инвертирующий мост, резистор, фильтр и модулятор подсоединена к первичной обмотке разделительного трансформатора , вторичная обмотка которого выполнена со средней точкой и в нее включены последовательно соединенные фа W зочувствительный усилитель, выпрямитель и измерительный прибор, а через размыкающие контактыпервого и второго реле подсоединены нуль-орган, обмотка второго реле и интегратор, при этом обмотки других Четырех реле попарно -подключены через диоды к последовательно соединенным триггеру и мультивибратору,а общая шина питания фильтра и инвертирующего моста соединена с плюсом и минусом обмотки возбуждения через замыка:ющие со ел контакты третьего и четвертого реле 2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с. я тем, что инвертиру4i ющий мост выполнен на четырех замакаинцих контактах двух реле.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ:

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК заЮ Н 02 Н 7 06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

fO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTO CH0MV CS Pa m1 eraV (21) 3396093/24-07 (22) 12.02.82 (46) 23.05.83 ° . Бюл, 9 19 (72) A.M.Êàðïîâ, С.С.Мосолов, Т.N.Íçìåíè, В.Н.Русинов и A.É.Øàðàâкин (71) Научно-исследовательский сектор

Всесоюзного ордена Ленина проектноизыскательского и научно-исследовательского института Гидропроект им. С.Я.Жука (53} 621 ° 316 ° 925 (088.8) (56). l. Авторское свидетельство СССР

9 189483, кл ° Н 02 Н 7/06 1966

2. Федосеев A.N. Филейная защита электрических систем. Энергия, 1976 с, 409. (54)(57) 1 ° УСТРОЙСТВО ЗОНТЫ И

СИГНАЛИЗАЦИИ ОТ ЗАИЫКАНИИ HA ЗЕИЛЮ

ОБМОТКИ ВОЗБУЖДЕНИЯ, содержащее резисторы, реле и измерительный при=. бор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, . что, с целью повышения чувствительности и надежности его в работе и возможности автоматического съема информации, оно дополнительно снабжено. тремя трансформаторами, шестью реле, усилителем, выпрямителем, фильтром, инвертирукицим мостом, модулятором, фаэочувствительным усилителем-выпрямителем, интегратором, нуль-органом -и самописцем, причем одна из вторичных обмоток входного трансформатора соединена с одной из первичных обмоток про„.Я0„„ 1019540 А межуточного трансформатора через эаьйк контакт первого реле а вторая вторичная обмотка входного трансформатора соединена с второй первичной обмоткой промежуточного трансформатора через усилитель, на

:второй вход которого включен интегратор, а на выход через замыкающий контакт второго реле подключен, самописец, вторичная обмотка промежуточного трансформатора через последовательно соединенные выпрямитель, инвертирующий мост, резистор, фильтр и модулятор подсоединена к первичной обмотке разделительного трансформатора, вторичная обмотка которого выполнена со средней точкой и в нее вклю- g

И чены последовательно соединенные фа эочувствительный усилитель, выпрямитель и измерительный прибор, а через развыкающие контакты первого и второго .реле подсоединены нулъ-орган, обмотка второго реле и интегратор, при этом обмотки других четЫрех реле попарно -подключены через диоды к последовательно соеднненным триггеру и мультивибратору,а общая шина питания фильтра и инвертирующего, ( моста соединена с плюсом и минусом обмотки возбуждения через замыкавшие контакты третьего и четвертого реле. C©

2. Устройство по п. 1, о т л и- { д ч а ю щ е е с я тем, что инвертиру-.. ющнй мост выполнен на четырех замы- 4 кающих контактах двух реле. Ю

1019540

Изобретение относится к электроэнергетике, а конкретнее к устройствам зашиты и автоматики мощных синхронных генераторов.

Известно устройство для защиты от замыканий на землю в одной точке цепи возбуждения и использованием вспомогательного источника низкого напряжения переменного тока, отделенного от цепи возбуждения кон-. .денсатором Ц .

Недостатком этой защиты является ее низкая чувствительность к понижению сопротивления изоляции цепи возбуждения в одной точке, связанная с большими трудностями при отстройке )5 защиты от токов емкостной проводимос-. ти обмотки возбуждения, кроме того, она не реагирует на замыкание на зем» лю во второй точке цепи возбуждения.

Наиболее близким IIo технической сущности к предлагаемому является устройство зашиты от замыканий на землю в двух точках цепи возбуждения, в котором применены потенциометр, Образующий соВМесТНо с Обмоткой возбуждения измерительный четырехплечий мост, и реле тока, включенное в диагональ этого моста $2J

Недостатками известной зашиты являются наличие непосредственной гальванической связи цепей защиты с цепями возбуждения, а также неОбхо димость вручную оперировать движком потенциометра при возникновении замыкания цепи возбуждения в одной или двух точках. Ручное присоединение защиты и управление потенциометром неудобны и исключают получение постоянной (или периодической) информации о сопротивлении изоляции цепи возбуж-40 дения. Кроме того, при относительно высоком сопротивлении изоляции защита не работоспособна.

Целью изобретения является повышение чувствительности, надежности уст-45 ройства и возможность автоматического съема информации, Укаэанная цель достигается тем, что в устройство зашиты и сигнализации на землю обмотки возбуждения, содер- 5О жащее резисторы, реле и измерительный прибор, дополнительно введены три трансформатора, шесть реле, усилителнвыпрямитель, фильтр, инвертируюший мост, модулятор, фаэочувствительный усилитель-выпрямитель, интегратор, нуль-орган и самописец, причем одна из вторичных обмоток входного трансформатора соединена с одной из ервичйых обмоток промежуточного трансформатора через замыкающий контакт 60 первого реле, а вторая вторичная обмотка входного трансформатора соедине" на с второй первичной обмоткой промежуточного,трансформатора через усилитель, на второй вход которого 65 включен интегратор, а на выход через, замыкающий контакт второго реле под- ключен самописец, вторичная обмотка . промежуточного трансформатора через последовательно соединенные вырямитель,инвертируюший мост,резистор," ; фильтр и модулятор подсоединена к первичной обмотке разделительного трансформатора, вторичная обмотка которого выполнена со средней точкой и в нее включены последовательно соединенные фазочувствительный усилитель, выпрямитель к измерительный прибор, а через раэмыкаюшие контакты первого и второго реле подсоединены нуль-орган, обмотка второго реле и интегратор, при этом обмотки других . четырех реле. попарно подключены через диоды к последовательно соединенным триггеру и мультивибратору,общая . шина питания фильтра и инвертируюшего моста соединена с плюсом и минусом.обмотки возбуждения через замыкающие контакты третьего и четвертого реле, При этом инвертирующий мост выполнен из четырех замыкающих контактов двух реле.

На фиг. 1 представлена блок-схема описываемого устройства; на фиг,2— эквивалентная схема замещения устройства.

Устройство содержит входной трехобмоточный трансформатор 1, резистор 2, усилитель 3 с автоматическирегулируемым коэффициентом усиления, выход которого подключен к промежуточному трехобмоточному трансформатору 4, первое реле 5 с выдержкой времени с замыкающими контактами 6, выпрямитель 7, соединенный с инвертирующим мостом 8, образованным из замыкающих контактов 9 и 10 пятого реле 11 и замыкающих контактов 12 и 13 шестого реле 14,одна выходная точка инвертирующего моста через резистор 15 подключена к валу ротора в точке A а другая выходная его точка — к шине в точке

В, к которой подключены также одним полюсом замыкающие контакты 16 и 17 соответственно третьего и четвертого реле 18 и 19, другими концами контакты 16 и 17 подключены к плюсовой и минусовой шинам цепи возбуждения, нуль-орган 20, размыкающий контакт

21 первого реле 5. К общей шине В и валу ротора A подключен также вход фильтра 22, соединенного с модулятором 23, который соединен с разделительным трансформатором 24. Фазочувствительный усилитель-выпрямитель

25 соединен с измерительным прибором . ,26 и через раэмыкающие контакты 27 вто рого реле 28 е интегратором 29, а через размыкающий контакт 21 первого реле 5 соединен . с нуль-органом 20.

Обмотка первого реле 5 вкяпочена

1019540

65 параллельно с самописцем 30 и получает питание через замыкающий контакт 31 второго реле 28 и раэьмкающий контакт 32 седьмого реле 33.

Обмотка реле 33 получает питание через .замыкающий контакт 34 первого реле 5 с выдержкой времени. Обмотки. реле 11, 18.и 14, 19 попарно получают питание по цепи: мультивибратор 35, триггер Зб, через диоды 37 и 30 соответственно.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение частотой 50 Гц, например, от сети собственных нужд подается. на первичную обмотку входного, трехобмоточного трансформатора 1.

Синусоидальное напряжение от трансформатора 1:через усилитель 3 и трансформатор 4 подается на выпрямителЬ 7 и выпрямляется. Полученное . постоянное напряжение подается че-. рез замыкающие контакты инвертирую-щего моста 8 и резистор 15 между плю сом (или минусом) цепи возбуждення, точка В, и валом ротора t землей ), точка A.

Для воэможности периодического опроса плюсовой и минусовой шин цепи возбуждения предусмотрено периодическое переключечие контактов 16 и

17 реле 18 и 19. Эти реле получают питание по цепи мулгтивибратор триггер. При напряжении на выходе триггера одного знака срабатывает .одно из реле,. и наоборот., благодаря включенным диодам 37 и 38. Попарно параллельно с обмотками реле 18 и

19 включены обмотки реле 11 и 14, управляющие контактами инвертнрующего моста 8, напряжение на.его выходе изменяет полярность синхронно с подключением шины В к той или .ной полярности цепи возбуждения.

Напряжение между точками A и В схемы подается на фильтр 22, который подавляет возникающую несинхронную переменную ЭДС в Обмотке возбуждения

I пропуская только постоянное напряжение, и через модулятор 23 и разделительный трансформатор 24 и фазочувствительный усилитель-выпрямитель 25 подается на интегратор 29, с которого сигнал поступает на управление коэффициентом .усиления усилителя 3. Если напряжение между точка-: ми А и В 9ц не равна нулю, интегратор .29 выдает на вход усилителя 3 линейно нарастающее во времени напряжение .(ток )до тех пор, пока оно (Фа) не будет равно нулю. B этот момент срабатывает нуль-орган- 20, ;обмотка реле 28 получает питание, :и его контакты 31 замыкаются и включают самописец 30 и обмотку ..реле 5; а контакты 27 реле 28 размыкаются и отключают вход интегратора 29, фиксируя тем самым коэффициент усиления усилителя 3. Таким образом, на самописце фиксируется

E величина, пропорциональная постоянному напряжению Е, которое подается через резистор. 15 на точки A и В схемы. Спустя некоторое время . срабатывает реле с выдержкой времени 5, замыкая, свой замыкающий контакт б, и подает на вход выпрямителя 7 дополнительное напряжение.Е

10 Одновременно реле 5 размыкает свай размыкающий контакт 21, отключая нуль-орган 20, и эаьыкает свой замыкающий койтакт 34, включая обмот. ку реле 33 с выдержкой времени. Вели15 чина, пропорциональная напряжению между точками A u B в этом режиме, фиксируется измерительным прибором 26.

Через некоторое время срабатывает, реле 33 и >размыкает свой контакт 32 в цепи питания реле 5, что восстанавливает схему для следующего цикла измерений. Таким образом, измерения .производятся автоматически в два этапа. На первом измеряется напряжеg5 ние одного знака Е,, поданного через резистор 15 в точкй А н В схем в момент, когда Ч, =О. На втором измеря" ется ., при Е Е4 + Е, .

Работа схемы объясняется из расЗО смотрения и анализа схемы замещения .устройства, приведенной на фиг. 2,,где r,õ„,г — соответственное сопи ю ротивленйе обмоток возбуждения;г н гд- сопротивление изоляции цепи возбуждения в точках ее понижения;.

З5 r -сопротивление резистора 1.5 блок- схемы (фиг. 1); Š— постоянное на:.пряжение, управляемое с помощью уси лителя 3 с регулируемым коэффициентом,, усиления; U — рабочее напряжение(на

40 обмотке возбуждения); точка A — вал (корпус, земля) ротора, Иэ расчета

;этой схемы получают

y = (Е-П ) -в-, (1) З

45 где Н=

3 г1э+ res

U = U

rf

f о ц+ rJ +ry- напряжение на участке от плюсовой шины цепи возбуждения до левого моста пониженной изоля. ции.

Следовательно, если обеспечить9< и Е =Е„ =(1х, находим U g =Q. На втором этапе измерения, устанавливая E=E .+

+Е, из выражения (1) получают =

Cf ,откуда находят R

0 г + й.

Одновременно, зная U =Пэ,„, поскольку рабочее напряжейие U вдоль обмотки возбуждения линейно,. находит о

60 и место положения изоляции при одно-. кратном понижений. Перекидывая входную шину В на минусовую шину цепи возбуждения, аналогично находят

=У, отсчитанное. от правого конца обмотки возбуждения. Сравнивая Ugqи

1019540

Жг.

ФАР

Составитель Т.Щеголькова

Редактор Р.Цицика Техред Т,Фанта Корректор Л. Бокшан

Заказ 3719/48 Тираж 617 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж»35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

0к нетрудно определить однократнбе или двукратное понижение сопротивле; ния изоляции. Формула (1) получена в предйоложении, что х и г;,„р г., +г .+к т.е. имеет место не чистое замйкание на корпусе. При чистом ко"

Ъ ротком замыкании — выводы аналогич-, ные

Таким образом, использование дан ного устройства дает возможность защиты эйергоустановки от замыканий на землю, улучшить условия эксплуатации.