Устройство для контроля изоляции цепей генераторного напряжения Советский патент 1992 года по МПК G01R31/02 

Каждый из блоков 9 и 10 вычисления квадрата полной проводимости содержит последовательно включенные селективный фильтр 13, 15 и блок 14 и 16 формирования квадрата среднеквадратичного значения напряжения. Преобразователь 2 тока в напряжение содержит измерительный шунт 17, являющийся токовой цепью этого преобразователя, и масштабный усилитель 18. Датчик 3 проводимости охлаждающей среды содержит первый 19 и второй 20 датчики удельной проводимости охлаждающей среды и сумматор 21. Каждый из датчиков удельной проводимости охлаждающей среды содержит источник 22 постоянного напряжения, измерительный элемент 23, преобразователь 24 постоянного тока в напряжение.

При этом высоковольтные обмотки измерительного трансформатора 1 напряжения соединены в звезду с заземленной нейтралью и присоединены пофазно к выводам обмотки статора, а три низковольтные обмотки измерительного трансформатора напряжения соединены с разомкнутый треугольник, т.е. второй вывод первой обмотки соединены с первым выводом второй обмотки, второй вывод которой соединен с первым выводом третьей обмотки, ко второму выводу которой присоединен первый вывод токовой цепи 17 преобразователя 2 тока в напряжение. Первый 7 и второй 8 источники переменного напряжения присоединены своими первыми выводами к первому выводу первой низковольтной обмотки, а своими вторыми выводами - ко второму выводу токовой цепи 17 преобразователя 2 тока в напряжение. Входы первого 9 и второго 10 блоков, вычисления квадрата полной проводимости присоединены к выходу преобразователя 2 тока в напряжение. Выход первого 9 блока вычисления квадрата полной проводимости присоединен к первому входу второго дифференциального усилителя 11, Выход второго 10 блока вычисления квадрата полной проводимости присоединен ко второму входу второго дифференциального усилителя 11, выход которого присоединен ко входу блока 12 вычисления квадратного корня. Датчик 3 проводимости охлаждающей среды присоединен к первому входу первого дифференциального усилителя 4, второй вход которого присоединен к выходу блока 12 вычисления квадратного корня, а выход - ко входам регистрирующего 5 и исполнительного 6 блоков. Первый 19 и второй 20 датчики удельной проводимости охлаждающей среды присоединены ко входам сумматора 21, выход которого является выходом датчика

3. При этом в каждом из датчиков 19 и 20 источник 22 постоянного напряжения одним полюсом присоединен к заземленной шине, а вторым - ко входу измерительного

элемента 23, выход которого присоединен ко входу преобразователя 24 постоянного тока в напряжение. Входы масштабного усилителя 18 в преобразователе 2 тока в напряжение присоединены к выводам токовой цепи 17, а выход усилителя 18 является выходом преобразователя 2 тока в напряжение.

При этом полоса пропускания селективного фильтра 13 первого блока 9 вычисления квадрата полной проводимости соответствует частоте первого источника 7 временного напряжения, полоса пропускания селективного фильтра 15 второго блока 10 соответствует частоте второго источника

8, Коэффициент передачи второго дифференциального усилителя 11 по первому входу равен m2/(mi-1), а по второму входу равен - 1(т2 1), где т - отношение частот второго и первого источников переменного напряжения.

Устройство работает следующим образом.

Под действием напряжения Ui первого источника переменного напряжения 7 с частотой fi через низковольтные обмотки измерительного трансформатора напряжения, соединенные по схеме .разомкнутого треугольника, протекает ток И. Он создает ЭДС нулевой последовательности в высоковольтных обмотках измерительного трансформатора напряжения, которые обусловливают протекание токов нулевой последовательности частоты fi через изоляцию блока. При условии пренебрежения малыми

по сравнению с величиной сопротивления изоляции активными сопротивлениями первого источника 7 переменного напряжения, измерительного шунта 17, измерительного трансформатора напряжения 2 и индуктивными сопротивлениями обмотка статора генератора, силового трансформатора, измерительного трансформатора напряжения и индуктивности первого источника 7 переменного напряжения, величина тока I

определяется полной проводимостью изоляции на частоте fi:

li Ui(G + j2jrfi -C)K2

(1)

где G - эквивалентная активная проводимость изоляции блока и охлаждающей среды

G Си + Go Си - активная проводимость изоляции;

Go активная проводимость охлаждающей среды;

С - эквивалентная емкость изоляции и охлаждающей среды;

К - коэффициент трансформации измерительного трансформатора напряжения 3, равный отношению номинальных напряжений низковольтной и высоковольтной обмоток.

Под действием напряжения U2 второго источника переменного напряжения 8 частотой f2 через низковольтные обмотки измерительного трансформатора напряжения протекает ток 12, величина которого определяется полной проводимостью изоляции на частоте h:

l2 U2(G + j2jrf2C)K2 (2)

Эти токи создают падение напряжения на токовой цепи 17 преобразователя 2 тока в напряжение, которое усиливается масштабным усилителем 18. Таким образом, на выходе преобразователя 2 имеем напряжение частоты fi, пропорциональное току И, и напряжение частоты f2, пропорциональное току 2. Эти напряжения поступают на входы блоков 9 и 10 вычисления квадрата полной проводимости. При этом селективный фильтр 13 первого блока 9 выделяет соответствующую частоту fi, которая поступает на блок 14 формирования квадрата среднеквадратичного напряжения, на выходе которого образуется постоянное напряжение, пропорциональное И2. Аналогично селективный фильтр 15 второго блока 10 выделяет составляющую частоты f2, которая поступает на блок 16 формирования квадрата среднеквадратичного напряжения, на выходе которого образуется постоянное напряжение, пропорциональное I22. Таким образом, на выходах первого 9 и второго 10 блоков вычисления квадрата полной проводимости образуются напряжения Ug, Uio, которые с учетом (1) и (2) пропорциональны квадрату полной проводимости изоляции соответственно на частотах fi и fa:

и9 К22112 К22и2(С2 + )К2 (3) Uio - K22l22 K22U2(G2 + 4 )К2 (4)

где «2 - коэффициент передачи преобразователя 2 тока в напряжение;

U - Ui - Ua - действующее значение напряжения первого 7 и второго 8 источников переменного напряжения.

Напряжения Ug и Uio поступают на входы второго дифференциального усилителя

11, который имеет коэффициент передачи

m 2 по первому входу, равный

1

по второму входу t m - 1

h где m .

Таким образом, коэффициенты переда- чи второго дифференциального усилителя по первому и второму входу соответственно равны

15

f3

f2

а на выходе этого усилителя с учетом (3) и (4) образуется напряжение, равное

20

f2

(5)

25

Это напряжение поступает на вход блока вычисления квадратного корня 12, на выходе которого получим напряжение

30

Ui2 MJn K2UGK,

(6)

которое пропорционально эквивалентной активной проводимости изоляции блока ге5 нератор-трансформатор и охлаждающей среды.

Для определения проводимости системы охлаждения служит датчик 3, содержащий датчики удельной проводимости

0 охлаждающей среды 19 на входе и 20 на выходе системы охлаждения, и сумматор 21. Каждый из датчиков удельной проводимости охлаждающей среды содержит внутренний источник опорного напряжения 22,

5 который через электроды измерительного элемента 23 соединен с преобразователем тока в напряжение, выполненным на базе операционного усилителя 24. Ток, протекающий под действием источника 22 между

Q электродами 23, пропорционален удельной проводимости дистиллята. Электроды изготовлены таким образом, что расстояние между ними Ьз - 1 см, площадь Баз ™ 1 см2, поэтому сопротивление между ними

5-Ј-Я

где g - удельная проводимость дистиллята. Ток на входе усилителя 24

-i&-Ј (8)

где U22 - напряжение внутреннего источника опорного напряжения 22

пп К1в - t± . $23- коэффициент передачи

датчика удельной проводимости 19.

На выходе преобразователя тока в напряжение 24 имеем напряжение

U« - U24 - К24 Kie 9 - 9. (9)

где К24 -1 /Кие коэффициент передачи преобразователя тока в напряжение 24.

Сумматор 21 имеет коэффициенты усиления по обоим входам, равные

-№

(Ю)

где S и п - сечение и количество водо про водящих шлангов на напоре и сливе;

I- длина генератора.

На выходе сумматора 21 получим напряжение, пропорциональное активной проводимости охлаждающей среды Go:

U3-U21-K21(U19 + U20)(11)

К21 2g « g

На выходе дифференциального усилителя А имеем напряжение LM. пропорциональное активной проводимости изоляции блока генератор-трансформатор

U4-K4.1 -U12-K4.2 U3- G-GO - GK

(W)

где K4,ii Кдд - коэффициенты передачи дифференциального усилителя 4 соответственно по прямому и инверсному входам: К/и (fcUT jKw-i.

Напряжение с выхода дифференциального усилителя 4 поступает далее на регист- рирующий блок 5 для измерения и регистрации текущего значения активной проводимости изоляции генератора и на исполнительный блок 6, подающий сигнал на отключение генератора, если проводимость изоляции блока генератор-трансформатор превысит допустимое значение. Исполнительный элемент выполнен в виде компаратора, выход которого присоединен к обмотке геркона.

Частоты источников переменного напряжения 7 и 8 выбирают отличными от промышленной частоты.

Надежность устройства повышается

вследствие использования наложенного переменного напряжения, в результате чего достигается гальваническая развязка с высоковольтными цепями. Точность измерения активной проводимости изоляции

0 повышается вследствие использования двух источников переменного напряжения разных частот и последующего вычисления полной проводимости и ее активной составляющей, в результате чего исключается вли5 яние емкостной проводимости.

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

0 статора, содержащее измерительный трансформатор напряжения, высоковольтные обмотки которого соединены в звезду с заземленной нейтралью и присоединены пофазно к выводам обмотки статора, датчик

5 проводимости охлаждающей среды, первый дифференциальный усилитель, выход которого присоединен к входам регистрирующего и исполнительного элемента, отличающееся тем, что, с целью повышения точ0 ности измерений и надежности, в него введены первый и второй источники переменного напряжения неизменной амплитуды, первый и второй блоки вычисления квадрата полной проводимости, второй

5 дифференциальный усилитель, блок вычисления квадратного корня, первая, вторая и третья низковольтные обмотки измерительного трансформатора напряжения, причем второй вывод первой низковольтной обмот0 ки соединен с первым выводом второй низковольтной обмотки, второй вывод которой соединен с первым выводом третьей низковольтной обмотки, к второму выводу которой присоединен первый вывод токовой

5 цепи преобразователя тока в напряжение, а первый и второй источники переменного на- пряжения присоединены своими первыми выводами к первому выводу первой низковольтной обмотки, а своими вторыми

0 выводами - к второму выводу токовой цепи преобразователя тока в напряжение, входы первого и второго блоков вычисления квадрата полной проводимости присоединены к выходу масштабного усилителя, а выходы 5 соответственно к первому и второму входам второго дифференциального усилителя, выход которого присоединен с входу блока вычисления квадратного корня, датчик проводимости охлаждающей среды присое- динен к первому входу первого дифференциального усилителя, второй вход которого присоединен к выходу блока вычисления квадратного корня, причем каждый блок вычисления квадрата полной проводимости содержит последовательно включенные селективный фильтр и блок формирования квадрата среднеквадратичного значения напряжения, при этом полоса пропускания селективного фильтра первого блока вычисления квадрата пол0

ной проводимости соответствует частоте первого источника переменного напряжения, полоса пропускания селективного фильтра второго блока - частоте второго источника, а коэффициент передачи второго дифференциального усилителя по первому входу равен m2/(m2-1), а по второму входу равен 1/(т -1), где т - отношение частот второго и первого источников переменного напряжения.

Изобретение относится к технике контроля изоляции цепей генераторного напряжения блока генератор-трансформатор с водяным непосредственным охлаждением обмоток статора в рабочем режиме и может быть использовано на электрических станциях. Цель изобретения - повышение точности измерений и надежности. Достигается Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано на электрических станциях для контроля изоляции цепей генераторного напряжения блока генератор-трансформатор с водяным непосредственным охлаждением обмотки статора генератора. Цель изобретения - повышение точности измерений и надежности. На чертеже приведена структурная схема устройства. за счет того, что к измерительному трансформатору 1 напряжения, имеющему схему соединения обмоток звездой с заземленной нейтралью, присоединены два источника 7, 8 переменного напряжения различных частот, создающие наложенный ток в изоляции генератора и системе охлаждения. Этот ток поступает на входы двух блоков 9,10 вычисления квадрата полной эквивалентной проводимости изоляции, а с выходов этих блоков на дифференциальный усилитель 11 и далее на блок вычисления квадратного корня 12, на выходе которого получают напряжение, пропорциональное активной эквивалентной проводимости изоляции и охлаждающей среды. Это напряжение поступает на первый вход первого дифференциального усилителя 4, на второй вход которого поступает напряжение с выхода датчика 3 проводимости окружающей среды. На выходе первого дифференциального усилителя получают сигнал, пропорциональный активной проводимости изоляции. 1 ил. Устройство содержит измерительный трансформатор напряжения 1, преобразователь 2 тока в напряжение, датчик 3 проводимости охлаждающей среды, первый дифференциальный усилитель 4, регистрирующий блок 5, исполнительный блок 6, первый 7 и второй 8 источники переменного напряжения одинаковой амплитуды, первый 9 и второй 10 блоки вычисления квадрата полной проводимости, второй дифференциальный усилитель 11. блок извлечения квадратного корня 12. (Л 2 ел VI 44 СО

(