Устройство для контроля изоляции цепей генераторного напряжения с непосредственным водяным охлаждением обмоток статора

 

Использование: относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано на электрических станциях для контроля генераторного напряжения блока генератор-трансформатор с непосредственным водяным охлаждением обмоток статора . Сущность изобретения: устройство содержит 1 измерительный трансформатор напряжения (1), 1 преобразователь ток-напряжение (2), 1 источник наложенного напряжения (3), выполненный в виде генератора импульсов напряжения прямоугольной формы, 2 селективных бл6ка-вычисления квадрата действующего значения (4,7). 1 блок задания соотношения напряжений двух .частот (10), 1 блок перемножения

союз советских социАлистических

РЕСПУБЛИК (sl)s 6 01 R 31/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ CCCP) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, л

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4911481/21 (22) 15.02,91 (46) 15.01.93. Бюл. М 2 (71) Ленинградский государственный технический университет и Псковский филиал Лен.инградского государственного технического университета (73) А.И. Таджибаев, Н.С. Соловьев и С.Б.

Ворохобин (56) Авторское свидетельство СССР

М 1219986, кл. G 01 R 31/02, 1987. . Авторское свидетельство СССР

N 1705773, кл. G 01 R 31/02, 1989. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ИЗОЛЯЦИИ ЦЕПЕЙ ГЕНЕРАТОРНОГО НАПРЯЖЕ-

НИЯ С НЕПОСРЕДСТВЕННЫМ ВОДЯНЫМ

ОХЛАЖДЕНИЕМ ОБМОТОК СТАТОРА (57} Использование: относится к контрольно-измерительной технике и может быть ис,;SU, 1788481 А1 пользовано на электрических станциях для контроля генераторного напряжения блока генератор-трансформатор с непосредственным водяным охлаждением обмоток статора. Сущность изобретения: устройство содержит 1 измерительный трансфорМатор напряжения (1), 1 преобразователь ток-напряжение (2), 1 источник наложенного напряжения (3), выполненный в виде генератора импульсов напряжения прямоугольной формы, 2 селективных блока.вычисления квадрата действующего значения (4,7), 1 блок задания соотношения напряжений двух, частот (10), 1 блок перемножения (11), 2 дифференциальных усилителя (12,14), 1 блок извлечения квадратного корня (13). 1 датчик проводимости (15), 1 исполнительный блок (16), 1 регистрирующий орган (17).

1 ил.

1788481

10 генератора

55

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано на электрических станциях для контроля изоляции цепей генераторного напряжения блока генератор-трансформатор с непосредственным водяным охлаждением обмоток статора, Известны мегаомметры для измерения сопротивления изоляции у генератора с Boдяным охлаждением обмоток статора, Недостатком этих устройств является то, что измерение сопротивления изоляции осуществляется не в рабочих режимах, а при профилактических осмотрах и ремонтах

Известны устройства релейной защиты блоков генератор-трансформатор от замыкания на землю, выявляющие катастрофически развивающееся повре>кдение изоляции статора-замыкание на землю, Эти устройства выполнены путем наложения на обмотку статора постоянного тока, как например, в устройстве РЗГ-100 или "Земля100" или путем наложения на обмотку статора переменного тока гармоники,. или частотой 20 I ц.

Все упомянутые устройства релейной защиты содержат один источник накладываемого напряжения, который присоединяется к измерительному трансформатору напряжения, и реагирующий орган. Недостатками этих устройств является то, что; во-первых, они реагируют на большое изменение сопротивления изоляции, т.е. не могут выявить ранню о стадию возникновения повреждения изоляции; во-вторых, они реагируют на эквивалентное сопротивление изоляции и системы охлаждения.

Известны устройства контроля изоляции, содержащие датчик проводимости охлаждающей среды, Однако недостатком этих устройств является наличие гальванической связи между источником постоянно. го накладываемого напряжения и нейтраль о высоковольтной обмотки измерительного трансформатора напряжения, что представляет опасность для обслуживаемого персонала и самого устройства защиты.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является устройство для контроля изоляции цепей генераторного напря>кения с непосредственным водяным охлаждением обмоток статора, содержащее измерительный трансформатор напряжения, источник нало>кенного напряжения, преобразователь ток-напряжение, первый и второй селективные блоки вычисления квадрата действующего значения, выполненные иэ последовательно включенных первого и второго полосовых фильтров и nepaoro u второго блоков вычисления квадрата действующего значения, первый и второй дифференциальные усилители, первый блок извлечения квадратного корня, датчик проводимости; первый регистрирующий орган, исполнительный блок, причем измерительный трансформатор напряжения первичной обмоткой подключен к выводам генератора, а конец его вторичной обмотки соединен с первым входом преобразователя ток — напряжение, выходом подключенного ко входам первого и второго полосовых фильтров первого и второго селективных блоков вычисления квадрата действующего значения, а выходы фильтров подключены соответственно ко входам первого и второго блоков вычисления квадрата действующего значения, причем выход последнего подключен ко второму входу второго дифференциального усилителя, выход которого подключен ко входу первого блока извлечения квадратного корня, выходом подключенного к первому входу первого дифференциального . усилителя, вторым входом соединенного с выходом датчика проводимости, а выходом — со входами исполнительного блока и первого регистрирующего органа, Недостатком этого устройства является то, что источник наложенного напря>кения выполнен в виде двух источников переменного напряжения одинаковой амплитуды, Это, в свою очередь, накладывает жесткие требования к стабильности их работы (по частоте и амплитуде) для обеспечения необходимой точности контроля изоляции.

Целью изобретения является повышение точности работы устройства.

Поставленная цель достигается за счет того, что в устройство, содержащее измерительный трансформатор напряжения, источник наложенного напряжения, преобразователь ток-напряжение, первый и второй селективные блоки вычисления квадрата действующего значения, выполненные из последовательно включенных первого и второго полосовых фильтров и первого и второго вычисления квадрата действующего значения, первый и второй дифференциальные усилители, первый блок извлечения квадратного корня, датчик проводимости, первый регистрирующий орган,, исполнительный блок, причем, измерительный трансформатор напряжения первичной обмоткой подключен к выводам генератора, а конец его вторичной обмотки соединен с первичным входом преобразователя токнапряжение, выходом подключенного ко

1788481

30 ва

Кз() з (G + ) зз1 C K

KzUs(G+) са СК), 140m(G+ j в()) CK ), (2) K2Un (6+) вп СК ), входам первого и второго селективных блоков вычисления квадрата действующего значения, а выходы фильтров подключены соответственно ко входам первого и второго блоков вычисления квадрата действующего значения, причем выход последнего подключен ко второму входу второгодифференциэльного усилителя, выход которого подключен ко входу первого блока извлечения квадратного корня, выходом подключенного к первому входу первого дифференциального усилителя, вторым входом соединенного с выходом датчика проводимости, а входом- со входами исполнительного блока и первого регистрирующего органа. Введены блоки перемножения, блоки задания соотношения напряжений двух частот, а источник наложенного напряжения выполнен в виде генератора импульсов напряжения прямоугольной формы, причем, выходы источника наложенного напряжения подключены соответственно к началу вторичной обмотки измерительного трансформатора напряжения и ко второму входу преобразователя ток-напряжение, выход первого блока вычисления квадрата действующего значения первого селективного блока вычисления квадрата действующего значения подключен к первому входу блока перемножения, своим вторым входом соединенным с выходом блока задания соотношения напряженийдвух частот, а выходом — с первым входом второго дифференциального усили- теля, Нэ чертеже приведена схема устройстУстройство содержит измерительный трансформатор напряжения 1; преобразователь ток-напря>кенйе 2, источник наложенного напряжения 3, первый селективный блок вычисления квадрата действующего значения 4, первый полосовой фильтр 5, первый блок вычисления квадрата действующего значения 6, второй селективный блок вычисления квадрата действующего значения 7, второй полосовой фильтр 8, второй блок вычисления квад- . рата действующего значения 4, первый полосовой фильтр 5, первый блок вычисления квадрата действующего значения 6, второй селективный блок вычисления квадрата действующего значения 7, второй полосовой фильтр 8, второй блок вычисления квадрата действующего значения 9, блок задания соотношения напряжений двух частот 10, блок перемножения 11, первый 14 и второй 12 дифференциальные усилители, первый 13 блок извлечения квадратного корня, датчик проводимости 15, первый регистрирующий орган 17, исполнительный блок 16.

Устройство работает следующим образом.

5 Выходной сигнал источника наложенного напряжения, выполненного в виде генератора напряжения; выполненного в виде генератора напряжения прямоугольной формы, может быть разложен в ряд Фурье

10 следующим образом, U = — (U >sin в1 t+ 0зз!и из t+ ... (- Ums fn

Я.

N)nt + ... + Unsin t...), где U>, ei — амплитуда и частота первой гар15 моники;

0э = 0>/3 и вз =. 3 в1 — третьей гармоники;

Um = 01/m и В(() = m Col — m-Ой (НЕЧЕТной) гармоники;

20 Un = 01/П И В, = nial - n-Ой(НЕЧЕтНОй) га р моники.

Под действием напряжений U>, 0з, ... Um ...

0П ... через вторичные обмотки измерительного трансформатора напряжения протекают токи 11, 13,...lm,„.ln... величина которых может быть определена из выражений

I(= U>(G+) из Ск

)з= ()з(G+) ззз Ск ), 4

Im = Um {G + J C0m Ск ) (1) е

in=0 (а+) в Ск2), где G — эквивалентная активная проводи. мость изоляции блока генератор-трансфор-. матор и охлаждающей среды, приведенная к стороне низкого напряжения измерительного трансформатора напряжения;

40 где Gп — активная проводимость изоляции, G0 — активная проводимость охлаждающей среды;

К вЂ” коэффициент трансформации измерительного трансформатора напряжения 1;

С вЂ” эквивалентная емкость изоляции и охлаждающей среды:

С = С),)+.C(>, где Си — емкость изоляции;

С > — емкость системы охлаждения.

Преобразователь ток-напряжение 2 преобразует токи (1) в пропорциональные им напряжения:

1788481 где К2 — коэффициент передачи преобразователя так — напряжение 2.

Первый паласовой фильтр 5 (имеющий резонансную частоту, например, в„) пропускает на свой выход напряжение только частоты с

K2U (G+) г>,, CK) и на выходе первого блока вычисления квадрата действующего значения 6 будет присутствовать напряжение:

K 2О2 (G2+ а>2 С2 K4) где U m —.действующее значение напряжения rn-ой гармоники на выходе источника наложенного напряжения 3.

Второй паласовой фильтр 8 (имеющий резонансную частоту, например, й>п ) пропускает на свой выход напряжение только частоты Й)д

K2U (G + j cu, CK ), и на выходе второго блока вычисления квадрата действующего значения 9 будет присутствовать напряжение;

К2Un(G + 0РпС К), где U "— действующее значение напряжения n-ой гармоники на выходе источника налохсенного напряжения 3, Напряжение K2 U m (G + в m С2 К ) с

2 2 4 выхода блока 6(4) поступает на первый вход блока перемно>кения 11, на второй вход которого поступает напряжение с выхода блока задания соотношения напряжений двух частот 10, равное (Un/Um) . Величины U и

Um заранее известны, поскольку известно напряжение U источника наложенного напряжения 3.

Таким образам,на выходе блока 11 напряжение равно

„,2 (2,, ..2

На выходе блока 12 (вторай дифференциальный усилитель) формируется напря>кение пропорциональное квадрату эквивалентной активной проводимости изоляции

К221Р„а2(- -1), (3)

04 поскольку второй дифференциальный усилитель 1.2 имеет коэффициенты передачи -1 и (" } соответственно по первому и

Ctb второму входам.

После извлечения квадратного корня блоком -13 и вычитания блоком 14 иэ полученной величины активной проводимости охлаждающей среды Go, сформированной блоком 15, напряжение, пропорциональное активной проводимости изоляции, поступает на исполнительный блок 16 и первый регистрирующий орган 17.

Таким образом, введение в устройство новых блоков (10,11), выполнение источника наложенного напряжения в виде генератора напряжения прямоугольной формы и соединение их между собой по схеме, указанной выше, позволяет повысить точность работы. устройства (за счет замены двух источников наложенного напряжения со стабильными амплитудами напряжений

10 одним).

Формула изобретения

Устройство для контроля изоляции цепей генераторнога напряжения с непосредственным водяным охлаждением обмоток статора, содержащее измерительный трансформатор напряжения, источник наложенного напряжения, преобразователь ток — напряжение, первый и второй селективные блоки вычисления квадрата действую20 щего значения, выполненные. из последовательно включенных первого и второго паласовых фильтров и первого и второго блоков вычисления квадрата действующего значения, первый и второй диффе25 ренциальные усилители, блок извлечения . квадратного корня, датчик проводимости, регистрирующий орган, исполнительный блок, причем измерительный трансформатор напряжения первичной обмоткой подвторичной обмотки соединен с первым.входом преобразователя ток — напряжение, выходом подключенного к входам первого и второго паласовых фйльтров первого и второго селективных блоков вычисления квадрата действующего значения, а выходы фильтров подключены соответственно к входам первого и второго блоков вычисления квадрата действующего значения, при40 чем выход последнего подключен к второму входу второго дифференциального усилителя, выход которого подключен к входу блока извлечения квадратного корня, выходом подключенного к первому входу первого дифференциального усилителя, вторым входом соединенного с выходом датчика проводимости, а выходом — с входами исполнительного блока и регистрирующего органа, выходы источника наложенного на50 пряжения подключены соответственно к начапу вторичной обмотки измерительного трансформатора напряжения и к второму входу и реобраэоватепя ток — напряжение, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности работы устройства, источник наложенно-а напряжения выполнен в виде генератора HMfljjflbcoB напряжения прямоугольной формы, а в устройство дополнительно введены блок перемножения и блок задания соотношения напряжений двух ча30 кпючен к выводам генератора, а конец его

1788481

Составитель С.Ворохобин

Техред М,Моргентал Корректор А.Мотыль

Редактор

Заказ 72. 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 стот, причем выход первого блока вычисления квадрата действующего значения первого селективного блока вычисления квадрата действующего значения подключен к первому входу блока перемножения, своим вторым входом соединенного с выходом блока задания соотношения напряжений двух частот, а выходом — с первым входом второго дифференциального усили5 теля,