Устройство для защиты статора электрической машины от замыканий на землю
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советских
Социалистических
Республик
/Г» — —. г ..
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61} Дополнительное к авт. свид-sy— (22) ЗаЯвлено 29.04.81 (21) 3280458/24-07 (5$) М, Ктт.з
Н 02 Н 7/06 с присоединением заявки М2— (23) ПриоритетГосударственный комитет
СССР. по делам изобретений и открытий
Опубликовано 301082. Бюллетень М 40
Рз) УДК 621. 316.
° 925 (088. 8) Дата опубликования описания 30 ° 10. 82
A. M. Карпов, Т. М. Нэмени, В" Н. Русинов, A. М. Иарашкин и С. С. Йос жов с (72) Авторы изобретения
Научно-исследовательский сектор Ордена Ленйна: наУчноисследовательского и проектно-4зыскательского института "Гидропроект" им. с - -Я. Щука
1 (71) 3а яв итель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗИ ИТЫ CTATOPA
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАМИНЫ . - ОТ ЗАМЫКАНИЙ HA ЗЕМЛЮ
Изобретение относится к релейной защите и может быть использовано для защиты генератора от замыкачий на землю обмоток статора.
Одним из перспективных видов защиты обмотки статора от замыканий на землю, особенно однофазных, является защита с использованием наложенных токов, позволяющая надежно обеспечить
100% защиту обмотки.
Известна схема защиты, содержащая трехфазный трансформатор напряжения, первичная обмотка которого подключе на к выводам обмотки статора, а между землей и нулевой точкой первичной обмотки трансформатора напряжения включен источник постоянного напряжения (1 j.
Основные недостатки указанной схемы обусловлены требованиями техники безопасности, Именно при наличии в системе напряжения генераторного блока ряда измерительных трансформаторов напряжения (ТН), необходимо, например, нейтрали всех их, кроме одного заземлить через конденсаторы, чтобы не допустить прохождения постоян.ного тока, при этом по условиям техники безопасности цепи защитных устройств должны быть шунтированы разрядниками и т.п.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для зашиты с наложением переменного напряжения с частотой, отличной от рабочей, и вспомогательным источником переменного тока.
В этом устройстве наложение производится подачей напряжения через вторичную обмотку трехфазного трансформатора напряжения достаточной мощности, соединенного в разомкнутый треугольник, имеющего первичную обмотку, соединенную в звезду с глухо заземленной нейтралью. Наложение переменного тока частотой 20,Гц {т.е. подача его в первичную обмотку ТН) выполняется от вспомогательного источника переменного тока этой частоты. Для уменьшения влияния емкости фаз системы генераторного напряжения по отношению к земле, иунтирующих переходное активное сопротивление в месте пробоя, измерительный орган устройства выполняется по схемЕ двух выпрямленных напряжений, причем в условиях нормальной работы сравниваемые постоянные напряжения уравноветываются. В цепях подачи напряжения от ис970546
1
ЯЪ 1
О =О е "+ — )> (2)
ЯИ где Т„= Кз-С., С другой стороны напряжение на резисторе 6 компенсационной цепи равно
t т
ОЯ6" О Е где T> = R6 C o .
Напряжение в точках а и б будет
V,8 V< -О„, =u — „(Ц
R3 при условии ЯЪ. С Я6 С} (4) На выходе трансформатора 5 и входе усилителя получаем напряжение, амплитуда которого обратйо пропорциональна сопротивлению изоляции.
Как видно из выражения (4), R3 сщ
RÜ т.е. если, например, ЙЗ = Я. то точника питания на ТН и на входе од; ного из выпрямителей установлены фильтры, настроенные на частоту
20 Гц, и выходное реле (2 3.
Недостатком данного устройства .является его малая чувствительность, что обусловлено сравнением рабочего ,,и компенсационного сигналов после их выпрямления, сопровождающегося "потерей фазы".
Цель изобретения - повышение чув- Я ствительности устройства.
Поставленная цель достигается тем, что устройство для защиты стато. ра электрической машины от замыканий на землю, содержащее трансформатор напряжения, к первичной обмотке которого подключен вспомогательный источник напряжения, а один вывод вторичной соединен с землей, измерительный трансформатор, реагирующий орган и резисторы, снабжено конденсатором, функциональным блоком и усилителем, включенным между вторичной обмоткой измерительного трансформатора и функциональным блоком, к выходу которо" го подсоединен реагирующий орган, при этом другой вывод вторичной обмотки трансформатора напряжения подключен через резистор к нейтрали статора и через последовательно соединенные второй резистор и конденсатор к земле, а первичная обмотка измерительного трансформатора включена между нейтралью статора и точкой соединения конденсатора с резистором, причем вспомогательный источник 35 напряжения выполнен в виде генерато-. ра импульсов, а функциональный блок реализует обратно пропорциональную зависимость выходного сигнала от входного. 40
На чертеже приведена принципиальная схема устройства.
Устройство содержит трансформатор
1 напряжения, к первичной обмотке 45 которогo подключен генератор 2 импульсов, а втОричная через резистор
3 включена между землей и нейтралью статора 4 защищаемой электрической. машины, измерительный трансформатор
5 через резистор б подключен к резистору 3, к выходу трансформатора 5 подключены последовательно соединенные усилитель 7, функциональный блок
8 и реагирующий орган 9, например измерительный прибор, конденсатор 10 включен между точкой соединения первичной обмотки трансформатора 5 с .резистором б и землей. На чертеже также изображено сопротивление изоляции 11 и емкости 12 обмоток стато- 69 ра. функциональный блок 8 реализует обратно пропорциональную зависимость выходного сигнала от входного. Этот блок может быть либо цифровым, либо аналоговым в зависимости от дальнеМ шей обработки выходного сигнала.
Устройство, в котором используется принцип сравнения мгновенных значениВ апериодических токов, работает следующим образом.
Генератор 2 импульсов посылает прямоугольные импульсы напряжения через. трансформатор 1 в его первич-ную обмотку. При этом если пренебречь влиянием первичной обмотки трансфор ,.матора 5, напряжение на резисторе 3 в рабочей цепи выразится величиной, рассчитанной по формуле
Я „т„ЯЗ
ОЯЪ" ЯЪ Я РЗ R„U (где 0 - напряжение в прямоугольном импульсе на вторичной обмотке трансформатора 1;
Я вЂ” сопротивление, изоляции; и
- длительность импульса, Т -. период следования импуль1 сов.
Период следования импульсов можно записать следующим выражением где С вЂ” емкость изоляции обмотки статора на землю., При условии и Ъ с< Яи получим из выражения (1) 970546
Формула изобретения
Заказ 8413/69
69 Подписное и С. = что облегчает выполнение
С о 10 и уменьшает.:габариты конденсатора 10.
Длительность импульса Ф может быть намного меньше периода следования импульсов Т. Правда, при этом уменьшается величина выходного сигнала, но это и компенсировано использованием усилителя на выходе схемы. Зато малая длительность импульса позволяет выполнить всю схему на маломощных устройствах, что уменьшает ее габариты и увеличивает надежность и чувствительность. Это является ощутимым преимуществом предлагаемой схемы по сравнению с известными, в которых по низковольтным цепям все время должны протекать синусоидальные токи в десятки ампер. Кроме того, подб ключение к схеме функционального блока дает возможность не только измерять сопротивление изоляции обмотки статора, но и получать информацию о ее состоянии. Информация от предлагаемой схемы. может быть использована в подсистеме диагностики ACT ?эС, например,,с выводом на табло дисплея дежурного инженера электростанции.
Устройство для защиты статора электрической машины от замыканий на землю, содержащее трансформатор напряжейия, к первичной обмотке которого подключен вспомогательный источник напряжения, а один вывод вторичной соединен с землей, измери тельный трансформатор, реагирующий орган и резисторы, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности, оно снабжено конденсатором, функциональным блоком и усилителем, включенным между вторичной обмоткой измерительного трансформатора и функциональным бло о ком, к выходу которого подсоединен ,реагирующий орган, при этом другой вывод вторичной обмотки трансформатора напряжения подключен через резистор к нейтрали статора и через
15 последовательно соединенные второй резистор и конденсатор и земле, а первичная обмотка измерительного трансформатора включена между нейтралью статора и точкой соединения
2О конденсатора с резистором, причем вспомогательный источник напряжения . выполнен в виде генератора импульсов, а функциональный блок реализует обратно пропорциональную зависимость
g5,âûõîäíîãî сигнала от входного.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Федосеев A. М. Релейная защи- ® та электрических систем. М., "Энергия"., 1976, с. 388.
2. Knutter Е. F., Ыщез K. Ибыаг-.tiger Stander-erdsch1usschutz Mr
IIochspannungsmaschinen-.- "Siemens35.Zeitscrift", 1972, Р 2, S. 909-911 (прототип).
Филиал ППП "Патент", r.Óêãîðîä, ул.Проектная,4
