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

 

Назначение: устройство предназначено для защиты цепей возбуждения от замыкания на землю (корпус) в одной точке цепи возбуждения мощных синхронных генераторов , двигателей, определения сопротивления изоляции и регистрации нарушения контакта щетка-вал релейной и статической щеток. Сущность изобретения заключается в измерении тока в цепи вспомогательного источника напряжения и напряжения на переходном сопротивлении изоляции, что позволяет повысить точность определения величины сопряжения изоляции независима от величины емкости цепи возбуждения и величины напряжения вспомогательного источника напряжения. Введение тактового генератора позволяет периодически обсудить счетчик импульсов, что повышает до- .стоверность обнаружения нарушения контакта щетка-вал генератора, а введение элемента И позволяет повысить помехозащищенность блока фиксации. 1 ил. с/

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s Н 02 Н 7/06

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4932297/07 (22) 04.03.91 (46) 07.03.93. Бюл, ¹ 9 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электроэнергетики (72) С.А.Евдокимов, Л.B.Êðûêoâà, И,И.Мешкова, С.Е,Сурцева и В.М.Стрелков (56) Авторское свидетельство СССР № 1252861, кл. Н 02 Н 7/Об, 1986, Авторское свидетельство СССР

¹ 1410173, кл; Н 02 Н 7/06, 1988. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА ОТ ЗАМЫКАНИЯ

НА ЗЕМЛЮ B ОДНОЙ ТОЧКЕ ЦЕПИ В03БУЖДЕНИЯ (57) Назначение: устройство предназначено для защиты цепей возбуждения от замыкания на землю (корпус) в одной точке цепи

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам защиты синхронных генераторов.

Цель изобретения — повышение чувствительности и точности определения сопротивления изоляции.

Измерение тока в цепи вспомогательного источника напряжения и напряжения на переходном сопротивлении изоляции по-зволяет повысить точность определения величины сопротивления изоляции независимо от величины . емкости цепи возбуждения и величины напряжения вспомогательного источника напряжения. Введение тактового генератора позволяет периодически обнулять счетчик импульсов и, если число импульсов превысит законное

„„5U„„1800547 А1 возбуждения мощных синхронных генераторов, двигателей, определения сопротивления изоляции и регистрации нарушения контакта щетка-вал релейной и статической щеток. Сущность изобретения заключается в измерении тока в цепи вспомогательного источника напряжения и напряжения на переходном сопротивлении изоляции, что позволяет повысить точность определения величины сопряжения изоляции независимо от величины емкости цепи возбуждения и величины напряжения вспомогательного источника напряжения. Введение тактового генератора позволяет периодически обсудить счетчик импульсов, что повышает достоверность обнаружения нарушения контакта щетка-вал генератора, а введение элемента И позволяет повысить помехозащищенность блока фиксации. 1 ил. число (установленное в счетчике импульсов) за период тактового генератора, то на выходе блока фиксации нарушения контакта щетка-вал генератора появляется сигнал, и сигнал будет отсутствовать, если число импульсов будет меньше заданного числа, т.е. повышается достоверность обнаружения нарушения контакта щетка-вал генератора.Введение элемента "И" позволяет повысить помехозащищенность блока фиксации, На чертеже приведена структурная схема устройства, состоящая из вспомогательного источника напряжения 1, вывод которого через трансформатор тока 2, дроссель 3 и конденсатор 4. соединен с зажимом

5 для подключения к цепи возбуждения, выход трансформатора тока 2 через первый

1800547 полосовой фильтр 6 соединен с первым входом блока перемножения 7. Вход преобразователя напряжение-напряжение 8 соединен с зажимом 5 для подключения к цепи возбуждения, выход преобразователя напряжение-напряжение через второй полосовой фильтр 9 соединен с вторым входом блока перемножения 7 и через квадратор 10 с входом числителя блока деления 11, вход знаменателя которого через фильтр низкой частоты 12 соединен с выходом блока перемножения 7. Выход блока деления 11 соединен с блоком индикации 13 и входом исполнительного органа 14, состоящего из

10 двух идентичных каналов, содержащих по- "5 ратора. Вход блокировки элемента ЗАПРЕТ

30 подключен к входу блокировки исполнительного элемента 14 и выходу второго компаратора 32, а сигнал с выхода последнего говорит о неисправности защиты. Вход компаратора 32 подключен к выходу источника наложенного переменного напряжения 1.

Цель возбуждения представлена обмоткой возбуждения 33, емкостью 34 и сопротивлением 35 относительно контура заземления (земли).

Устройство работает следующим образом. Вспомогательный источник 1 напряжения с частотой f присоединен через

55 следовательно соединенные первый 15 и второй 16 реагирующие элементы и первый

17 и второй 18 элементы выдержки времени. Выходы последних являются выходами исполнительного органа, а входы блоки- 20 ровки элементом выдержки времени объединены. Блок 19 фиксации нарушения контакта щетка-вал генератора состоит из блока 20 выделения приращения тока (дифференцирующего звена), вход которого яв- 25 л яется входом блока 19 фиксации нарушения контакта щетка-вал генератора, а выход блока 20 через первый 21 и второй

22 пороговые элементы соединен соответственно с первым и вторым входами тригге- 30 ра 23, выход которого соединен с счетным входом счетчика импульсов 24 и через третий элемент выдержки времени 25 с первым входом элемента ИЛИ 26. Выход тактового генератора -27 соединен с входом сброса счетчика импульсов 24 и через логический элемент 28.И с вторым входом элемента

ИЛИ, на выходе которого появляется сигнал

"Нарушение контакта щетка-вал", выход счетчика 25 соединен с вторым входом эле- 40 мента И. Выход второго полосового фильтра

9 через первый компаратор 29, элемент ЗАПРЕТ 30 подсоединен к входу четвертого элемента выдержки времени 31, выход которого действует на цепь отключения гене- 45 первичную обмотку трансформатора тока 2, дроссель 3 и разделительный конденсатор 4 к зажиму 5 цепи возбуждения, Под действи-. ем вспомогательного источника 1 через емкость,34 цепи возбуждения С и активное сопротивление 35 изоляции цепи возбуждения протекает ток i частоты f. Дроссель 3 и разделительный конденсатор 4 образуют фильтр, настроенный на частоту f вспомогательного источника 1, Ток выхода трансформатора тока 2 через первый полосовой фильтр 6 поступает на первый вход блока перемножения 7, на второй вход которого через преобразователь напряжение-напряжение 8.и второй полосовой фильтр 9 подается напряжение, которое накладывается на цепь возбуждения, т.е. то напряжение, которое приложено к сопротивлению изоляции, Такое подключение позволяет не учитывать колебание напряжения вспомогательного источника, падение напряжения в активном сопротивлении дросселя при изменении величины емкости цепи возбуждения 34 и величины сопротивления изоляции 35. На выходе блока перемножения 7 напряжение пропорционально полной мощности, Из теоретических основ электротехники известно, что нагрузка носит активно-емкостный (индуктивный) характер, то напряжение на выходе блока перемножения 7 будет иметь переменную и постоянную составляющие, при этом постоянная составляющая пропорциональна активной мощности. Поэтому напряжение на выходе фильтра низкой частоты 12 пропорционально активной мощности, и подается на вход числителя блока 11 деления, на вход знаменателя которого подается напряжение, пропорциональное квадрату напряжения U, 2 накладываемого на цепь возбуждения с выхода квадратора 10. Напряжение на выходе блока 11 деления будет пропорционально

02 отношению — = R<> т.е. сопротивление

P изоляции цепи возбуждения, Это напряжение поступает на вход блока индикации 13, где отображается величина сопротивления изоляции, и на вход исполнительного органа 14. В реагирующих элементах 15 и 16 исполнительного органа 14 происходит сравнение выходного напряжения блока 11 с заданным значением и, если оно превышает последнее, то на выходе исполнительного органа 14 появляется напряжение на сигнал или отключение, Если величина сопротивления изоляции будет близка к нулю (металлическое замыкание), то напряжение на сопротивлении изоляции будет также близко к нулю. К нулю приближается и ак1800547 тивная мощность. Поэтому на входах блока

11 напряжение будет приближаться к нулю, что может привести к отказу устройства защиты, т,к, это приведет к неопределенности

0 5

R 3 = —, Для того чтобы это исключить, на

0 . выходе второго полосового фильтра 9 вводится первый компаратор 29, при срабаты10

30 времени 25 и счетчика 24, Если сигнал на 55 вании которого сигнал через элемент

ЗАПРЕТ 30 и четвертый элемент выдержки времени 31 действует на цепь отключения генератора. Напряжение срабатывания компаратора 29 выбирается меньше половины напряжения вспомогательного источников 1, а выдержка времени элемента выдержки времени 21 выбирается меньше выдержки времени первого элемента выдержки времени

17. Для того, чтобы не было ложного отключения генератора при исчезновении напряжения на выходе вспомогательного источника напряжения 1 включен второй компаратор

32, вход которого соединен с выходом вспомогательного источника напряжения 1, а выход компаратора подключен к входу "запрет" элемента "ЗАПРЕТ" 30 и входу блокировки исполнительного органа 14, Появление напряжения на выходе компаратора 32 блокирует устройство защиты, исключая ложную работу, и сигнализирует о неисправности защиты, Вход блока 19 фиксации нарушения контакта щетка-вал генератора соединен с выходом первого полосового фильтра 6, При нарушении контакта щетка-вал генератора ток изменяется скачком, что приводит к резкому изменению напряжения на выходе полосового фильтра 6. Это выявляется блоком 20 выделения приращения тока, на выходе которого появляются кратковременные отрицательные импульсы при исчезновении тока (т.е, при нарушении контакта), и кратковременные положительные импульсы, при возникновении тока в момент восстановления контакта щетка-вал генератора. Вывод блока 20 соединен с входами пороговых элементов 21 и

22, реагирующих на входной сигнал разной полярности, и имеющих регулируемые. уровни срабатывания. На выходе триггера 22 устанавливается "1" при поступлении сигнала с выхода порогового элемента 21, а при поступлении сигнала с выхода порогового элемента 22, на выходе триггера 23 устанавливаетсяя "0", Сигнал с выхода триггера поступает на входы элемента выдержки входе элемента выдержки времени 25 присутствует по времени дольше, чем выдерж-ка времени элемента 25, то на его выходе появляется сигнал, поступающий на вход элемента 26 ИЛИ и на выходе блока 19 по15

50 является сигнал нарушение контакта "Щетка-вал". Если нарушение контакта щеткавал носит неустойчивый характер и количество импульсов, поступающих с выхода триггера 23, превышает уставку счетчика 24 за один такт тактового генератора 27, то на выходе счетчика 24 появляется сигнал, который поступает на первый вход элемента

И 28, на другой вход которого поступает сигнал с тактового генератора 27. При поступлении сигнала с выхода элемента И 28 на вход элемента ИЛИ 26 нэ выходе блока

19 появляется сигнал "Нарушение контакта щетка-вал", В случае, если число импульсов меньше уставкь счетчика 23, то сигнал на выходе блока 19 будет отсутствовать, Применение предлагаемого устройства для защиты цепей возбуждения позволяет упростить настройку и эксплуатацию за счет исключения влияния емкости цепи возбуждения, а также более четкого выявления нарушения контакта щетка — вал генератора, а если при нарушении контакта щетка-вал происходит снижение сопротивления изоляции, то работает канал о снижении сопротивления изоляции. При металлическом замыкании на землю отключение генератора происходит с наименьшей выдержкой времени.

Формула изобретения

Устройство для защиты синхронного генератора от замыкания на землю в одной точке цепи возбуждения, содержащее вспомогательный источник напряжения, подсоединенный через последовательно включенные трансформатор тока, дроссель и разделительный конденсатор, образующие фильтр, настроенный на частоту вспомогательного источника напряжения, к зажиму для подключения к цепи возбуждения. первый и второй полосовые фильтры, при этом вход первого подключен к выходу трансформатора тока, блок индикации, вход которого соединен с входом исполнительного органа, состоящего из двух идентичных каналов, выполненных в виде последовательно соединенных первого и второго реагирующих элементов, первого и второго элементов выдержки времени, выходы последних соответственно являются выходами исполнительного органа, а входы блокировки. элементов выдержки времени объединены и являются входом блокировки исполнительного органа, входом которого являются объединенные входы реагирующих органов, блок фиксации нарушения контакта щетка-aah генератора, состоящий из блока выделения приращения тока, вход которого является входом блока фиксации нарушения, контакта щетка-вал генератора, а выход блока выделения приращения тока

1800547 нУ с то4мосгь

gprpum3

Составитель С.Евдокимов

Техред M.Ìîðãåíòàë. Корректор М.Петрова

Редактор Т.Рожкова

Заказ 1170 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 через первый и второй пороговые элементы соединен соответственно с первым и вторым входами триггера, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности определения сопротивления изоляции, дополнительно введены блок перемножения, фильтр низкой частоты, блок деления, преобразователь напряжение-напряжение, квадратор, первый и второй компараторы, элемент ЗАПРЕТ, третий и четвертый элементы выдержки времени, счетчик импульсов, тактовый генератор; логические элемента И и ИЛИ, при этом выход первого полосового фильтра через первый вход блока перемножения, фильтр низкой частоты подсоединен к входу знаменателя блока деления, а вход числителя через квадратор соединен с вторым входом блока перемножения, выходом второго полосового фильтра, входом первого компаратора, а выход которого через элемент ЗАПРЕТ соединен с входом четвертого элемента выдержки времени, вход бЛокировки элемента ЗАПРЕТ подключен к входу блокировки исполнительного органа и выходу второго компаратора, вход которого соединен с выходом вспомогательного источника напряжения, вход преобразователя напряжение-напряжение соединен с зажимом

5 для подключения к цепи возбуждения, выход преобразователя напряжение-напряжение соединен с входом второго полосового фильтра, выход блока деления подключен к входу исполнительного органа, выход пер10 вого полосового фильтра соединен с входом блока фиксации нарушения контакта щеткавал генератора, выход тактового генератора соединен с первым входом элеме -а И и входом счетчика импульсов, счетный вход

15 которого соединен с выходом триггера и входом третьего элемента выдержки времени, выход счетчика импульсов. соединен с вторым входом элемента И, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, 20 второй вход которого соединен с выходом третьего элемента выдержки времени, на выходе элемента ИЛИ появляется сигнал

"Нарушение контакта щетка-вал", а выход четвертого элемента выдержки времени

25 действует на цепь отключения генератора.