Устройство для защиты от замыканий на землю и контроля сопротивления изоляции электроустановки переменного тока

 

Изобретение относится к области релейной защиты и может быть использовано для защиты преимущественно генераторов, синхронных компенсаторов или электродвигателей. Задачами изобретения являются обеспечение безопасности обслуживания устройства и повышение его чувствительности. Устройство содержит источник переменного напряжения, разделительный трансформатор, последовательно соединенные измерительный орган защиты с исполнительным блоком и орган контроля изоляции. Орган блокировки своим выходом подключен к блокирующим входам измерительного органа защиты с исполнительным блоком и органа контроля изоляции, выпрямитель подключен ко вторичной обмотке разделительного трансформатора. Параллельно шунтирующему конденсатору включен разрядник, согласно изобретению дополнительно введен разделительный трансформатор тока, первичная обмотка которого включена в цепь между вторичной обмоткой разделительного трансформатора и выпрямителем. Последовательно соединенные измерительный орган защиты с исполнительным блоком и орган контроля изоляции подключены ко вторичной обмотке разделительного трансформатора тока. Первичная обмотка разделительного трансформатора подключена к источнику переменного напряжения, орган блокировки подключен ко вторичной обмотке разделительного трансформатора, шунтирующий конденсатор подключен к выходу выпрямителя. Технический результат - повышение чувствительности. 1 ил.

Изобретение относится к области релейной защиты и может быть использовано для защиты от замыканий на землю и контроля изоляции в электроустановках переменного тока, преимущественно генераторов, синхронных компенсаторов или электродвигателей, включенных в блоке с трансформатором.

Известно устройство контроля изоляции обмотки статора [Безчастнов Г.А., Красильников А.М., Нэмени Т.М., Филиппов Ю.А. Устройство контроля изоляции обмотки статора // Приложение к журналу “Энергетик”, Контроль состояния изоляции электрических машин в эксплуатации, Выпуск 10(34). - М.: НТФ “Энергопрогресс”, “Энергетик”, 2001. с.17], содержащее трансформатор, первичная обмотка которого подключена к сети собственных нужд, выпрямитель, подключенный ко вторичной обмотке трансформатора, шунтирующий конденсатор, подключенный на выходе выпрямителя, измерительный орган, включенный между шунтирующим конденсатором и землей.

Данное устройство имеет недостаток с точки зрения безопасности обслуживания из-за возможного появления на нем высокого напряжения, вследствие наличия гальванической связи цепей защиты с первичными цепями генератора.

Также известно устройство для защиты от замыканий на землю и контроля изоляции обмотки статора блочного генератора [Анохин П.Т., Финкель А.А. Защита от замыканий на землю и контроль изоляции обмотки статора блочного генератора // Электрические станции. 1973, №7, с.81], содержащее трансформатор, первичная обмотка которого подключена к сети собственных нужд, выпрямитель, подключенный ко вторичной обмотке трансформатора, шунтирующий конденсатор, разрядник, включенный параллельно шунтирующему конденсатору, последовательно соединенные измерительный орган защиты с исполнительным блоком и орган контроля изоляции, включенные между выпрямителем и шунтирующим конденсатором, орган блокировки, подключенный к выпрямителю, выход которого подключен к блокирующим входам измерительного органа защиты с исполнительным блоком и органа контроля изоляции.

Данное устройство имеет недостаток также с точки зрения техники безопасности из-за возможного появления на нем высокого напряжения, вследствие наличия гальванической связи цепей защиты с первичными цепями генератора.

Известно устройство для защиты от замыкания на землю и контроля изоляции электроустановки переменного тока [А.с. СССР №690584, МПК 2 Н 02 Н 3/16, БИ №37, 1979], выбранное в качестве прототипа, содержащее источник переменного напряжения, разделительный трансформатор, последовательно соединенные измерительный орган защиты с исполнительным блоком и орган контроля изоляции, включенные между источником переменного напряжения и первичной обмоткой разделительного трансформатора, орган блокировки, вход которого подключен к источнику переменного напряжения, а выход к блокирующим входам измерительного органа защиты с исполнительным блоком и органа контроля изоляции, выпрямитель, подключенный ко вторичной обмотке разделительного трансформатора, фильтр, подключенный к выходу выпрямителя, шунтирующий конденсатор, подключенный к выходу фильтра, разрядник, подключенный параллельно шунтирующему конденсатору.

Недостатком данного устройства является ограничение чувствительности, которое обусловлено шунтирующим действием сопротивления ветви намагничивания разделительного трансформатора, что ограничивает возможности данного устройства по контролю сопротивления изоляции.

Задачами изобретения являются обеспечение безопасности обслуживания устройства и повышение его чувствительности.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в устройство для защиты от замыкания на землю и контроля сопротивления изоляции электроустановки переменного тока, содержащее источник переменного напряжения, разделительный трансформатор, последовательно соединенные измерительный орган защиты с исполнительным блоком и орган контроля изоляции, орган блокировки, выход которого подключен к блокирующим входам измерительного органа защиты с исполнительным блоком и органа контроля изоляции, выпрямитель, подключенный ко вторичной обмотке разделительного трансформатора, шунтирующий конденсатор, разрядник, включенный параллельно шунтирующему конденсатору, согласно изобретению дополнительно введен разделительный трансформатор тока, первичная обмотка которого включена в цепь между вторичной обмоткой разделительного трансформатора и выпрямителем, первичная обмотка разделительного трансформатора подключена к источнику переменного напряжения, орган блокировки подключен ко вторичной обмотке разделительного трансформатора, шунтирующий конденсатор подключен к выходу выпрямителя, а последовательно соединенные измерительный орган защиты с исполнительным блоком и орган контроля изоляции подключены ко вторичной обмотке разделительного трансформатора тока.

Именно заявленное выполнение устройства обеспечивает безопасность обслуживания устройства и повышение его чувствительности за счет введения разделительного трансформатора тока, первичная обмотка которого включена в цепь между вторичной обмоткой разделительного трансформатора и выпрямителем, так как при этом исключаются гальванические связи цепей защиты с первичными цепями генератора и шунтирующее действие сопротивления ветви намагничивания разделительного трансформатора, тем самым выполняются задачи изобретения.

Предлагаемое устройство, по сравнению с известным прототипом, обладает более высокой чувствительностью, что позволяет выявлять дефекты в изоляции на более ранней стадии. Это достигается за счет исключения шунтирующего действия сопротивления ветви намагничивания разделительного трансформатора.

На чертеже представлена схема устройства для защиты от замыканий на землю и контроля сопротивления изоляции электроустановки переменного тока.

Устройство содержит источник переменного напряжения 1, разделительный трансформатор 2, первичная обмотка которого подключена к источнику переменного напряжения 1, выпрямитель 3, подключенный ко вторичной обмотке разделительного трансформатора 2, разделительный трансформатор тока 4, первичная обмотка которого включена в цепь между вторичной обмоткой разделительного трансформатора 2 и выпрямителем 3, последовательно соединенные измерительный орган защиты с исполнительным блоком 5 и орган контроля изоляции 6, подключенные ко вторичной обмотке разделительного трансформатора тока 4, орган блокировки 7, подключенный к вторичной обмотке разделительного трансформатор 2, выход органа блокировки 7 подключен к блокирующим входам измерительного органа защиты с исполнительным блоком 5 и органа контроля изоляции 6, шунтирующий конденсатор 8 (C_ш), подключенный к выходу выпрямителя 3, разрядник 9 (FV), подключенный параллельно шунтирующему конденсатору 8.

В качестве источника переменного напряжения 1 может использоваться переменное напряжение сети собственных нужд.

Выпрямитель 3 представляет собой диодную сборку на микросхемах КЦ403.

Измерительный орган защиты с исполнительным блоком 5 может быть выполнен на микросхемах К 140 УД 608.

Блок органа контроля изоляции 6 включает в себя перемножитель, например типа 525ПСЗ, и микроамперметр М906.

Орган блокировки 7 может быть выполнен на микросхемах К 140 УД 608.

В качестве шунтирующего конденсатора 8 (С_ш) может быть выбран конденсатор К75-4б.

Разрядник 9 (FV) представляет собой газонаполненный разрядник типа Р-8.

Устройство работает следующим образом. Переменное напряжение сети собственных нужд подается через разделительный трансформатор 2 на выпрямитель 3. Ток, протекающий по первичной обмотке разделительного конденсатора тока 4, имеет сложную несинусоидальную форму, но его средневыпрямленное значение примерно пропорционально постоянной составляющей тока, протекающего через эквивалентное сопротивление цепей статора относительно земли. Постоянное напряжение на выходе выпрямителя 3 накладывается на цепи защищаемой электроустановки. Шунтирующий конденсатор 8 (С_i) обеспечивает путь для протекания переменного тока. Разрядник 9 (FV) предусмотрен на случай нарушения цепи шунтирующего конденсатора 8. Орган блокировки 7 предусмотрен для исключения ложного действия измерительного органа защиты с исполнительным блоком 5 и органа контроля изоляции 6 при подаче напряжения на устройство из-за переходного процесса, связанного с зарядом шунтирующего конденсатора 8 (С_ш).

В нормальном режиме величина протекающего постоянного и переменного тока определяется состоянием изоляции защищаемой электроустановки. При снижении сопротивления изоляции или при замыкании на землю в цепях статора генератора ток в первичной обмотке разделительного трансформатора тока 4 возрастает и при достижении некоторого заданного значения срабатывает исполнительный блок в измерительном органе защиты с исполнительным блоком 5. Орган контроля изоляции 6 непрерывно отражает фактическое значение сопротивления цепей статора относительно земли.

Формула изобретения

Устройство для защиты от замыкания на землю и контроля сопротивления изоляции электроустановки переменного тока, содержащее источник переменного напряжения, разделительный трансформатор, последовательно соединенные измерительный орган защиты с исполнительным блоком и орган контроля изоляции, при этом орган блокировки своим выходом подключен к блокирующим входам измерительного органа защиты с исполнительным блоком и органа контроля изоляции, выпрямитель подключен ко вторичной обмотке разделительного трансформатора, а также шунтирующий конденсатор, параллельно которому включен разрядник, отличающееся тем, что в него дополнительно введен разделительный трансформатор тока, первичная обмотка которого включена в цепь между вторичной обмоткой разделительного трансформатора и выпрямителем, а последовательно соединенные измерительный орган защиты с исполнительным блоком и орган контроля изоляции подключены ко вторичной обмотке разделительного трансформатора тока, причем первичная обмотка разделительного трансформатора подключена к источнику переменного напряжения, орган блокировки подключен ко вторичной обмотке разделительного трансформатора, шунтирующий конденсатор подключен к выходу выпрямителя.

РИСУНКИРисунок 1