Устройство защиты и сигнализации от замыканий на землю обмотки возбуждения Советский патент 1983 года по МПК H02H7/06 

Изобретение относится к электроэнергетике, а конкретнее к устройст вам зашиты и автоматики мошных синх poHHbix генераторов. Известно устройство для защиты от замыканий на землю в одной точке цепи возбуждения и использованием вспомогательного источника низкого напряжения переменного тока, отделенного от цепи возбуждения кон денсаторомС1Д, . Недостатком этой защиты является ее низкая чувствительность к понижению сопротивления изоляции цепи возбуждения в одной точке, связанна с большими трудностями при отстройк защиты от токов емкостной проводимо ти обмотки возбуждения, кроме того, она не реагирует на замыкание на зем лю во второй точке цепи возбуждения Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство защиты от замыканий на землю в двух точках цепи возбуждения, в котором применены потенциометр, образующий совместно с обмрткой возбуждения измерительньй четырехплечий мост/ и реле тока, включенное в диагональ этого моета г . Недостатками известной защиты явл ются наличие непосредственной галь- ванической связи цепей защиты с цепями возбуждения, а также необходимость вручную оперировать движком потенциометра при возникновении замыкания цепи возбуждения в одной или двух точках. Ручное присоединени защиты и управление потенциометром неудобны и исключают получение посто янной (или периодической инфор «1ации .о сопротивлении изоляции цепи возбуж дения. Кроме того, при относительно высоком сопротивлении изоляции защит не работоспособна. Целью изобретения является повьпие ние чувствительности, надежности уст ройства и возможность автоматическог съема информации, . Указанная цель достигается тем, что в устройство защиты и сигнализац на землю обмотки возбуждения, содержащее резисторы, реле и измерительны прибор, дополнительно введены три трансформатора, шесть реле, усилител выпрямител, фильтр, инвертирующий мост, модулятор, фазочувствительный усилитель-выпрямитель, интегратор, нуль-орган и самописец, причем одна из вторичных обмоток входного трансформатора соединена с одной из первичных обмоток промежуточного трансформатора через замыкающий контакт первого реле, а вторая вторичная обмотка входного трансформатора соедин на с второй первичной обмоткой про мёжуточного трансфарматора через усилитель, на второй вход которого включен интегратор, а на выход через замыкающий контакт второго реле подключен самописец, вторичная обмотка. промежуточного трансформатора через последовательно соединенные вьгрямитель,инвертирующий мос,резистор, , фильтр и модулятор подсоединенак первичной обмотке разделительного трансформатора, вторичная обмотка которого выполнена со средней точкой и в нее включены последовательно соединенные фазочувствительный усилитель, выпрямитель и измерительный прибор, а через размыкающие контакты первого и второго реле подсоединены нуль-орган, обмотка второго реле и интегратор, при этом обмотки других четырех реле.попарно подключены через диоды к последовательно соединенным триггеру и мультивибратору,общая шина питания фильтра и инвертирующего моста соединена с плюсом и минусом .обмотки возбуждения через замыкающие контакты третьего и четвертого реле, При этом инвертирующий мост выполнен из четырех замыкгиощих контактов двух реле. На фиг. 1 представлена блок-схема описываемого устройства; на фиг,2 - эквивалентная схема замещения устройства. Устройство содержит входной трехобмоточный трансформатор 1, резистор 2, усилитель 3 с автоматическирегулируемым коэффициентом усиления, выход которого подключен к проме- i. жуточному трехобмоточному трансформатору 4, первое рале 5 с выдержкой времени с замыкающими контактами б, выпрямитель 7, соединенный с инвертирующим мостом 8, образованным из замыкающих контактов 9 и 10 пятого реле 11 и замыкающих контактов 12 и 13 шестого реле 14,одна выходная точка инвертирующего моста через резистор 15 подключена к валу ротора в точке А, а другая вых(9дная его точка - к шине в точке В, к которой подключены также одним полюсом замыкающие контакты 16 и 17 соответственно третьего и четвертого реле 18 и 19, другими концами контакты 16 и 17 подключены к плюсовой и минусовой шинам цепи возбуждения, нуль-орган 20, разлвлкающий контакт 21 первого реле 5. К общей шине В и валу ротора А подключен такжевход фильтра 22, соединенного с модулятором 23, который соединен с разделительным трансформатором 24. Фазочувствительный усилитель-выпрямитель 25 соединен с измерительным прибором , ,26 и через размыкающие контакты 27 второго реле 28 с интегратором 29, а (через размы кающий контакт 21 первого реле 5 соединен . с нуль-органом 20. Обмотка первого реле.5 включена параллельно с самописцем 30 и получает питание через замыкающий контакт 31 второго реле 28 и раэкикаю1ЦИЙ контакт 32 седьмого реле 33. Обмотка реле 33 получает питание череа замыкающий контакт 34 первого реле 5 с выдержкой времени. Обмотки реле 11, 18.и 14, 19 попарно получают питание по цепи: мультивибратор 35, триггер 36, через диода 37 и 30 соответственно. Устройство работает следукмцим образом. Напряжение частотой 50 Гц, напри мер, от сети собственных нужд подается на первичную обмотку входного трехобмоточного трансформатора 1. Синусоидальное напряжение от трансформатора 1:через усилитель 3 и трансформатор 4 подается на выпрямитель 7 и выпрямляется. Полученное постоянное напряжение подается через замыкающие контакты инвертирующего моста 8 и резистор 15 между пл срМ или минусом цепи возбуждения, точка В, и валом ротора А землей J, точка А. Для возможности периодического опроса плюсовой и минусовой шин цеп возбуждения предуслютрено периодическое переключение контактов 16 и 17 реле 18 и 19. Эти реле получают питтание по цепи мультивибратор триггер. При напряжении на выходе триггера одного знака срабаты1вает одно из реле,, и наоборот, благодаря включенным диодам 37 и 38. Попарно параллельно с обмотками реле 18 и 19 включены обмотки реле 11 и 14, у равлякициё контактами инвертирующего моста 8, напряжение на его выходе изменяет полярность синхронно с под ключением Инны В к той или .ной поля ности цепи возбуждения. Напряжение между точками А и В схемы подается на фильтр 22, которы подавляет возникающую несинхронную переменную ЭДС в обмотке возбуждени пропуская только постоянное напряжение, и через модулятор 23 и разделительный трансформатор 24 и фазо чувствительный усилитель-выпрямитель 25 подается на интегратор-29, с которого сигнал поступает на упра ление коэффициентом :усиления усилителя 3. Если напряжение между точка ми А и В не разно- нулю, интегратор 29 выдает на вход усилителя 3 линейно-нарастающее во времени напряжение Х ток )до тех пор, пока о (fq) не будет равно нулю. В этот момент срабатывает нуль-opraR 20, :обмОтка реле 28 получает питание, и его контакты 31 заивдкаются и включают самописец .30 и обмотку реле 5г а контакты 27 реле 28 каются и отключают вход интегратора 29, фиксируя тем caNMM ко.эффициент усиления усилителя 3. Таким образом, на самописце фиксируется величина, пропорциональная постоянному напряжению Е, которое подается через резистор 15 на точки А и В схемы. Спустя некоторое время срабатывает реле с выдержкой времени 5, замыкая .свой залыкаювдий контакт б, и подает на вход выпрямителя 7 дополнительное напряжение E. Одновременно реле 5 размыкает свой раз1Л:1каю1аий конта кт 21, отключая нуль-орган 20, и зэаанкает: своя заг олкающнй контакт 34, включая обмотку реле 33 с выдержкой времени. Величина/ пропорциональная напряжению между точками А и В в этом режиме, фиксируется измерительным прибором 26. Через некоторое время срабатывает реле 33 и /раз1уикает свой контакт 32 в цепи питания реле 5 , что восставав ливает схему для следуквдего цикла измерений. Таким образом, измерения производятся автоматически в два этапа. На первом измеряется напряжение одного знака Е, поданного через резистор 15 в точки А и В cxei«i в момент, когда . На втсчром измеряется fcj-i при Е E-t -I- .. . . j -Работа схенол объясняется из рассмотрения и анализа схемы замещения .устройства, приведенной на фиг. 2, где г ,,г4 - соответственное сопротивление обмоток возбуждения и г/2;з сопротивление изоляции цепи возбуждения в точках ее понижения; г Q -сопротивление резистора 15 блоксхемы (фиг. 1); В - постоянное на- .пряжение, управляемое с помошьк уси-« . лителя 3 с регулируемым коэффициентом . усиления; и - рабочее напряЖение(на обмотке возбуждения); точка А -вал (корпус, земля) ротора. Из расчета этой схемы получают Yc,№-U)rгде 1. X о rj}+ rj -frj- напряжение на участке от плюсовой шины цепи возбуждения до левого моста пониженной изоляции,: Следовательно , если обеспечить Уд и ВегЕ ell, находим Ux . На втором этапе измерения, устанавливая + +Е , из выражения (1) получают « Е пС fn ,откуда находят R, . QI р . 3 Одновременно, зная U Цу, поскольку рабочее напряжение U вдоль обмотки возбуждения линейно, находят и место положения изоляции при одно-, кратном понижений, Перекидыв ая входную шину В на минусовую шину цепи : возбуждения, аналогично находят Uy Uy , отсчитанное от правого конца обмотки возбуждения. Сравнивая и нетрудно определить однократное или двукратное понижение сопротивлел ния изоляции. Формула (1) получена в предположении, что г, . т.е. имеет место не чистпе чамн-i ч истое т.е. имеет место не кание на корпусе. При чистсм кО ротком замыкании - выводы аналогич- i Таким образом, использование дацг ного устройства дает возможность защиты энергоустановки ОТ замыканий На зёмпю. улучшить условия эксплуатации.

1. УСТРОЙСТЮ ЗМ1ИТЫ И СИГНАЛИЗАЦИИ ОТ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ ОБМОТКИ ВОЗБУЖДЕНИЯ, содержсйяее резисторы, реле и измерительный при бор, о тли ч а ю щ е ее я тем, что, с целью повЕпаения чувствительности и надежности его в работе и возможности автематического съема информации, оно дополнительно снабжено тремя трансформаторами,шестью реле, усилителем, выпрямителем фильтром, инвертирукшщм мостом, MO дуЛятором, фазочувствитепьным усилителем-выпрямителем, интегратогреял, нуль-органом и самописцем, причем одна из вторичных обмоток входного трансформатора соединена с одной из первичных обмоток промежуточного трансфсфматора через эаликаютий контакт первого реле, а вторая вторичная о 4отка входного трансформатора соединена с второй первичной оймоткой промежуточного трансформатора через усилитель, на второй вход которого включен интегратор, а на выход через замыкающий контакт второго реле подключен, самописец, вторичная обмотка промежуточного трансформатора через последовательно ср.единенные выпрямитель, инвертирующий мост, резистор, фильтр и модулятор подсоединена к первичной обмотке разделительного трансформатора, вторичная обмотка которого выполнена со средней точкой и в нее включены последовательно соединенные фа W зочувствительный усилитель, выпрямитель и измерительный прибор, а через размыкающие контактыпервого и второго реле подсоединены нуль-орган, обмотка второго реле и интегратор, при этом обмотки других Четырех реле попарно -подключены через диоды к последовательно соединенным триггеру и мультивибратору,а общая шина питания фильтра и инвертирующего моста соединена с плюсом и минусом обмотки возбуждения через замыка:ющие со ел контакты третьего и четвертого реле 2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с. я тем, что инвертиру4i ющий мост выполнен на четырех замакаинцих контактах двух реле.