Устройство для релейной защиты от увеличения проводимости изоляции и замыканий на землю обмотки статора блочного генератора

 

Изобретение относится к электротехнике , а именно к релейной защите блочного генератора. Цель изобретения - расширение диапазона точного контроля проводимости изоляции. Напряжение постоянного тока от источника 9 через нейтраль трансформатора напряжения 3 прикладывается к статору генератора 1. Напряжение от преобразователя ток-напряжение 11 поступает на первые входы первого и второго сумматоров 12 и 17 и на первый вход исполнительного органа 26. Напряжение с преобразователя 10 напряжения в напряжение 10 подается на второй вход первого сумматора 12. Напряжение с выхода первого сумматора 12 подается на компаратор 16, аналогичный ключ 15 и вход первого усилителя 13. Выход второго сумматора соединен с аналоговым коммутатором 15 и вторым усилителем 14. В делительном блоке 23 под действием выходного сигнала первого 13 и второго 14 усилителей вычисляется напряжение , пропорциональное проводимости изоляции. В исполнительном органе 26 с помощью компараторов 28 и 29 производится сравнение сигнала, пропорционального проводимости изоляции с уставками на сигнализацию и отклонение генератора. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 Н 02 Н 7/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4795973/07 (22) 26.02.90 (46) 30.03.92. Бюл. ¹ 12 (71) Ленин градский политехнический институт им. М. И. Калинина (72) В.К. Ванин, В.А,Ильин и В.Я.Шмурьев (53) 621.316.925(088.8) (56)Авторское, свидетельство СССР

¹970545,,кл,,Н 02 Н 7/06, 1982, Авторское свидетельство СССР

¹ 1259393,,кл. Н 02 Н 7/06, 1986; (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ ОТ УВЕЛИЧЕНИЯ ПРОВОДИМОСТИ

ИЗОЛЯЦИИ И ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ

ОБМОТКИ СТАТОРА БЛОЧНОГО ГЕНЕРАТОРА (57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к релейной защите блочного генератора. Цель изобретения — расширение диапазона точного контроля проводимости изоляции. Напряжение постоянного тока от источника 9 через нейтраль трансИзобретение относится к злектротехнике, а именно к релейной защите блочного генератора от увеличения проводимости (снижения сопротивления) изоляции обмотки статора, генератора с непосредственным охлаждением обмоток водой-дистиллятом и к защите от однофазных замыканий на землю.

Известно устройство для защиты блочного генератора от снижения сопротивления изоляции обмотки статора, содержащее трансформатор напряжения, подключенЫЛ 1723619 А1 форматора напряжения 3 прикладывается к статору генератора 1. Напряжение от преобразователя ток-напряжение 11 поступает на первые входы первого и второго сумматоров 12 и 17 и на первый вход исполнительного органа 26. Напряжение с преобразователя 10 напряжения в напряжение 10 подается на вторЬй вход первого сумматора 12. Напряжение с выхода первого сумматора 12 подается на компаратор 16, аналогичный ключ 15 и вход первого усилителя 13. B ыход второго сумматора соединен с аналоговым коммутатором 15 и вторым усилителем 14, В делительном блоке 23 под действием выходного сигнала первого 13 и второго 14 усилителей вычисляется напряжение, пропорциональное проводимости изоляции. В исполнительном органе 26 с помощью компараторов-28 и 29 производится сравнение сигнала, пропорционального проводимости изоляции с уставками на 2 сигнализацию и отклонение генератора. 1 ил. ный к обмотке статора, конденсатор, включенный между нейтралью первичной обмотки трансформатора напряжения и землей, источник накладываемого постоянного напряжения, .подсоединенный одним полюсом к нейтрали первичной обмотки трансформатора напряжения, а другим через преобразователь тока в напряжение — к земле, датчик полной проводимости охлаждающей жидкости-дистиллята, сумматор с подключенным на его выходе исполнительным органом. В устройстве с помощью од1723619 ного блока нелинейности формируется на- контролируемой цепи. Выделение из этого циональное полной про- сигнала напряжения, пропорционального водимости контролируемой цепи, равной только проводимости изоляции, осуществсумме проводимо и ово имости изоляции статора и ляется на выходе третьего сумматора с исполной проводимости охлаждающей жид- 5 пользованием напряжения, кости-дистиллята, с помощью другого блока пропорционального полной проводимости инейности формируется напряжение, системы охлаждения . Упомянутое напряженелинейност ммапропорциональн альное полной проводимости ние формируется на выходе второго су дистиллята. Выделение рабочего сигнала, тора с использованием сигналов с двух пропорционального только проводимости 10 датчиков удельной проводимости дистилляизоляции обмотки статора осуществляется та, установленных соответственно на входе и выходе системы охлаждения генератора . с мматором.

Непосредственный контроль проводи- Недостатками известного устройства мости изоляции позволил исключить основ- являются узкий диапазон точного контроля ной недостаток устройств без однозначной 15 проводимости изоляции и низкая надежотстройки от проводимости дистиллята — ность функционирования в переходных реложное срабатывание защиты при ухудше- жимах замыкания на землю через нии качества дистиллята. перемещающуюся дугу, Уменьшение влияния нестабильности Низкая надежность функционирования напряжения источника накладываемого на- 20 устройства в переходных режимах выражапряжения на величину формируемого рабо- ется в его отказе из-за "запирания" источничего сигнала снижает точность устройства ка накладываемого напряжения. Последнее при отклонениях напряжения источника от происходит при совпадении полярности пеего номинального значения. ренапряжений на разделительном конденНизкая точность определения полной 25 саторе с полярностью источника проводимости дистиллята системы охлаж- накладываемого напряжения, дения в конечном итоге обуславливает не- Надежность функционирования в перевысокую точность .контроля проводимости ходных режимах повышена и частично расизоля ции. ширен диапазон точного контроля за счет

Известно устройство для релейной за- 30 уменьшения погрешности делительного щиты блока генератор-трансформатор от блока в наиболее близком к изобретению по величения проводимости, содержащее из- технической сущности устройстве для ремерительный трансформатор напряжения, лейной защиты от увеличения проводимоподключенный к выводам обмотки статора, 35 сти изоляции и замыканий на землю конденсатор, вкл ч .ор, включенный между нейт- обмотки статора блочного генератора, соралью первичной обмотки измерительного держащем измерительный трансформатор трансформат р ф атора напряжения и землей, ис- напряжения, подсоединенный к выводам точник накладываемого постоянного напря- обмотки статора, конденсатор, включенный жения, подсоединенный одним полюсом к 40 между нейтралью первичной обмотки изменейтрали первичной обмотки трансформа- рительного трансформатора напряжения и тора напряжения, а другим через преобра- землей, источник накладываемого напряжезователь тока в напряжение — к земле, ния,подсоединенныйоднимполюсомкнейпервый сумматор и делительный блок, одни трали первичной обмотки трансформатора входы которых подключены к выходу преоб- 45 напряжения, а другим — через преобразоваразователя тока в напряжение, другой вход тель тока в напряжение к земле, первый и первого сумматора подключен к выходу второй сумматоры, один и другой входы преобразователя напряжения в напряже- первого сумматора подключены соответстние, входы которого подключены парал- венно к выходам преобразователей тока B лельно источнику накладываемого 50 напряжение и напряжения в напряжение, постоянного напряжения, второй сумматор входы последнего подключены параллельно и исполнительный элемент с двумя выхода- источнику накладываемого напряжения, выходы первого и второго сумматоров соедиВ устройстве на выходе делительного нены соответственно с одними входами блока, реализованного на основе аналого- 55 первого и второго усилителей с дискретнового перемножителя сигналов, включенного управляемыми коэффициентами передачи вобратнуюсвязьоперационногоусилителя, непосредственно, а с их другими входами под действием выходных сигналов первого через одну и другую контактную группы анасумматора и преобразователя тока в напря- логового ключа, компаратор, информационжение формируется сигнал, пропорцио- ный вход которого подключен к выходу нальный суммарной проводимости первого сумматора, а выход — ко входу уп1723619 равления аналогового ключа, делительный блок, один вход которого соединен с выходом первого усилителя, исполнительный орган, один вход которого подключен к выходу преобразователя тока в напряжение, В устройстве на выходе делительного блока под действием сигналов первого сумматора, прошедшего через первый усилитель с дискретно-управляемым коэффициентом передачи и преобразователя тока в напряжение формируется сигнал, пропорциональный суммарной проводимости контролируемой цепи. Рабочий сигнал, и ропорциональч ый проводимости изоляции, выделяется на выходе второго сумматора с использованием напряжения, пропорционального полной проводимости системы охлаждения. Последнее формируется на выходе второго сумматора с использованием информации об удельной проводимости дистиллята, получаемой с помощью двух датчиков-кондуктометров, устанавливаемых на входе и выходе системы охлаждения генератора.

Недостатком известного устройства является узкий диапазон точного контроля непосредственно проводимости изоляции, что обусловлено невысокой точностью определения проводимости системы охлаждения.

Цель изобретения — расширение диапазона точного контроля проводимости изоляции.

Это достигается тем, что в предлагаемое устройство дополнительно введены первый и второй безразрывные преобразователи постоянного тока в напряжение, первичные трансформаторные датчики которых насажены соответственно на патрубки подвода и отвода дистиллята системы охлаждения генератора. Кроме того, выходы вновь введенных первого и второго безразрывных преобразователей постоянного тока в напряжение подсоединены к одному и другому входам второго сумматора, к третьему входу которого подключен выход преобразователя тока в напряжение, выход второго усилителя с дискретно-управляемым коэффициентом передачи соединен с другим входом делительного блока, а с выходом делительного блока соединен другой вход исполнительного органа.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Она содержит блочный трансформатор

1, обмотку статора 2, измерительный трансформатор 3 напряжения, подключенный к выводам обмотки статора, включенный между нейтралью первичной обмотки измерительного трансформатора и землей, конденсатор 4 проводимости 5 обмотки статора

1= О/(1 1 1 1

40 6и+Go G Gy G

+ ) = U/ (— + — ) ° (1) где 6 = 1/(R1+ Rz) проводимость, представляющая собой величину, обратную сумме внутрен него соп рати влен ия преобразова45 теля 9 тока (R>) и активного сопротивления обмоток трансформатора 3 (R2).

В формуле не учтено активное сопротивление обмоток статора генератора вследствие его малости

6о=ботв+6подв полная проводимость системы охлаждения;

G = G> + Go — суммарная проводимость контролируемой цепи, Ток I в контролируемой цепи представ55 ляет собой сумму токов утечки через изоляцию 1„и дистиллят системы охлаждения

1охл (2) I = 1иэ + 1охл и системы 6 охлаждения, состоящей из проводимости 7 системы подвода и проводимости 8 системы отвода дистиллята, источник

9 накладываемого постоянного напряжения, при5 соединенный через преобразователь 10 напряг ния в напряжение и преобразователь 11 тока в напряжение к первому сумматору 12.

Кроме того, устройство содержит первый 13 и второй 14 усилители с дискретно10 управляемыми коэффициентами передачи, схему управления которых составляют аналоговый ключ 15 и компаратор 16, второй сумматор 17, к одному и другому входу которого подключены первый 18 и второй 19

15 безразрывные преобразователи постоянного тока в напряжение, каждый из которых содержит первичный трансформаторный датчик 20, формирователь 21 частотно-широтно импульсных модулированных сигна20 лов и фильтр 22 низкой частоты, делительный блок 23, выполненный на базе аналогового перемножителя 24 сигналов, включенного в цепь обратной связи операционного усилителя 25, исполнительный ор25 ган 26, включающий первый 27, второй 28, третий 29 компараторы, первый 30, второй

31 логические элементы ИЛИ.

Устройство работает следующим образом.

30 Под действием напряжения U источника 9 в контролируемой цепи, образованной проводимостями 5 изоляции (Gg). и системы охлаждения 6 (Go), слагаемой из проводимостей 7 и 8 (бподв, 6отв) систем подвода и

35 отвода дистиллята, обмотками 2 статора генератора и измерительного трансформатора 3, протекает ток

1723619

15! охл! из т.тиз—

0из

UG — 1 (4) 06из

1охл = 1подв + lотв, R = Кпер /Кпер ° (2) 2 1

018 = Кп р l подв, 019 = Кпр Iотв

Из выражения (1) можно определить часть напряжения источника U, прикладываемого к суммарной проводимости контролируемой цепи (или то же самое, к проводимостям изоляции и системы охлаж- 5 дения) Оив =1/G = U — — = (5) . l UG — I

Определив из (2) I» через I и I«n и учитывая, что бив = 1ив/0ив, получим алгоритм вычисления проводимости изоляции в устройстве:

В схеме устройства напряжение, про- 20 порциональное проводимости изоляции, формируется следующим образом, Напряжение О источника и ток в контролируемой цепи, пройдя соответствующие преобразователи 10 и 11, поступает на входы 25 первого сумматора 12, на выходе которого формируется напряжение, пропорциональное знаменателю в выражении (4).

Преобразователи 18 и 19 постоянного тока в напряжение и сумматор 17 формиру- 30 ют напряжение, пропорциональное числителю в выражении (4).

Каждый из постоянных токов утечки

1подв И lотв 4ере3 СИСТЕМУ ПОДВОДа И ОтВОДа дистиллята, сумма которых представляет 35 собой полный ток утечки через систему охлаждения подмагничивает первичные трансформаторные датчики 20, вследствие чего на выходе формирователя 21 скважность сигналов прямоугольной формы будет изменяться пропорционально подмагничивающему току, Поэтому среднее значение (постоянная составляющая) модулированных сигналов будет тоже прямо пропорциональна постоянному току подмагничивания, Следовательно, на выходах фильтров низкой частоты 22, являющихся выходами преобразователей 18 и 19, сигналы напряжений пропорциональны токам утечки !поде и 1отв через систему подвода и отвода дистиллята где Кпр — коэффициент преобразователей, определяемый параметрами цепи положительной и отрицательной обратной связи операционного усилителя 21 и постоянной времени фильтра 22, Сумматор 17 производит вычитание из сигнала преобразователя 11 тока в напряжение суммы выходных сигналов преобразователей 18 и 19. В итоге, на вход числителя делительного блока 23 поступает сигнал, пропорциональный числителю ал горитма (4).

В делительном блоке 23 под действием выходного сигнала первого 13 и второго 14 усилителей вычисляется напряжение, пропорциональное проводимости изоляции G>.

Следует отметить, что усилитель 13 может иметь два Фиксированных коэффициента (1 ) передачи: К пер и К пер К (пер)> К пер такие что общий коэффициент передачи знаменателя может принимать также два значения М зн и М зи, Мви > Мои Сле(1) (2) . (2) (1) довательно, выражение (4) в схеме реализуется с помощью алгоритма (5), в котором все реальные величины заменены пропорциональными им напряжениями;

=М

= М6

0зн (5) где Mg = R()() — - (2, R (1),(2) M4 . (1)

Мзн

Выбор того или иного коэффициента осуществляется автоматически с помощью аналогового ключа 15 и компаратора 16. Установка в схеме соответствующего коэффициента зависит от уровня сигнала напряжения на выходе первого сумматора.

12; если этот сигнал выше некоторой величины 0» "Р которая обеспечивает работу делительного блока 23 с приемлемой точностью, то общий коэфФициент передачи знаменателяя м и М,и, в случае когда (1), напряжение 0ви станет меньше 0вя, то пор компаратор изменит свое состояние и подаст сигнал управления на аналоговый ключ

15. Тот замкнет контакт и изменит (уменьLUt4T) величину предвключенного сопротивления усилителя 13, тем самым устанавливает коэффициент передачи

Knep tKnep Одновременно и аналогичным (2) (1).

1723619

45

55 образом с помощью второй контактной группы аналогового ключа 15 происходит усилие e Knep /Кпер (Мзн Мзн разсиг(2) (1) (2) (1) нала на выходе усилителя 14,Это необходимо для сохранения неизменным масштаба 5 проводимости М> в устройстве.

B исполнительном органе 26 с помощью компараторов 28 и 29 производится сравнение сигнала, пропорционального G> с уставками на сигнализацию Gears и отключение 10

Ооткл генератора. К выходу делительного блока 23 возможно подключение цифровых измерительных приборов для постоянного визуального контроля проводимости изоляции. 15

Формула изобретения

Устройство для релейной защиты от увеличения проводимости изоляции и замыканий на землю обмотки статора блочного 20 генератора, содержащее измерительный трансформатор напряжения, предназначенный для подсоединения к выводам об-. мотки статора, конденсатор, включенный между нейтралью первичной обмотки изме- 25 рительного трансформатора напряжения и клеммой для соединения с землей, источник накладываемого постоянного напряжения, подсоединенный одним полюсом к нейтрали первичной обмотки трансформатора на- 30 пряжения, а другим через преобразователь тока в напряжение — к клемме для соединения с землей, первый и второй сумматоры, первый и второй входы первого сумматора подключены соответственно к выходам пре- 35 образователей тока в напряжение и напряжения в напряжение, входы последнего подключены параллельно источнику накладываемого напряжения, выходы первого и второго сумматоров соединены соответственно с первыми входами первого и второго усилителей с дискретно-управляемыми коэффициентами передачи непосредственно, с их вторыми входами через первую и вторую контактную группы аналогового ключа, компаратор, информационный вход которого подсоединен к выходу первого сумматора, а выход — к входу управления аналогового ключа,делительный блок, первый вход которого соединен с выходом первого усилителя с дискретно-управляемым коэффициентом, исполнительный орган, один вход которого подключен к выходу преобразователя тока в напряжение, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона точного контроля проводимости изоляции, в него дополнительно введены первый и второй безразрывные преобразователи постоянного тока в напряжение, первичн ые трансформаторные датчики которых насажены соответственно на патрубки подвода и отвода дистиллята системы охлаждения генератора, при этом выходы вновь введенных первого и второго безразрывных преобразователей постояцного тока в напряжение подсоединены к первому и второму входам второго сумматора, к третьему входу которого подключен выход преобразователя тока в напряжение, выход второго усилителя с дискретно-управляемым коэффициентом передачи соединен с вторым входом делительного блока, а с выходом делительного блока соединен другой вход исполнительного органа.

1723619

18 уЛ

Составитель С. Евдокимов

Редактор Л.Народная Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор М.Шароши

Заказ 1067 Тираж Подписное

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