Устройство для защиты цепи возбуждения генератора Советский патент 1992 года по МПК H01H7/06 

F:f:.XJ«C/Jt/e

генеря. яяря

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите генераторов.

Известно устройство для защиты от обрыва цепи обмотки возбуждения двигателя постоянного тока, состоящего из датчика тока цепи возбуждения, тиристорного преобразователя, блока сеточной заняты, элемента ИЛИ и блока J управления. При наличии тока в обмотке возбуждения сигнал с датчика тока отсутствует и тиристорный преобразователь, управляемый блоком управления, подает напряжение на двигатель. В слу-J чае пропадания тока возбуждения датчик тока вырабатывает сигнал, который через элемент ИЛИ поступает на блок управления и блокирует тиристорный преобразователь, снижая напряжение на 2 выходе до нуля. Но это устройство не обеспечивает защиту от витковых замыканий в обмотке возбуждения и коротких замыканий между контактными кольцами .2

Известно также устройство для защиты обмотки ротора синхронного генератора от. витковых замыканий, содержащий трансформатор, первичная обмотка которого соединена последовательно с обмоткой возбуждения, параллельно которой через конденсатор включена обмотка трансформатора. Вторичные обмотки трансформатора и трансреактора через двухполупериодные выпрямители подключены к реагирующему органу. В нормальном режиме напряжение на реагирующем органе равно нулю. В случае возникновения витковых замыканий в обмотке ротора изменяется величина индук- тивности обмотки ротора. Напряжение на обмотке будет не равно напряжению на вторичной обмотке трансреактора и разность этих напряжений вызывает срабатывание исполнительного органа.

Недостатком этого устройства является то, что оно не обеспечивает защиту обмотки возбуждения от обрыва токо- провода.

.Наиболее близким по технической сущности к изобре1 „жию является устройство для защиты цепей возбуждения генератора, содержащие датчики тока, напряжения и температуры ротора, пороговый элемент и исполнительный орган. Принцип работы основан на том, что при замыкании на корпус в двух точках или непосредственно витков обмотки возбуждения происходит нарушение со5 0 5

о о 5

о

5

отношения между током и напряжением цепи возбуждения. Это изменение вызывает нарушение балансировки, что приводит к срабатыванию порогового элемента и исполнительного органа. Если в процессе работы изменилась температура ротора, то изменится сопротивление датчика температуры, разбаланси- ровки схемы не произойдет, и на входе порогового элемента напряжение отсутствует. Устройство защищает обмотку возбуждения от витковых замыканий, но не обеспечивает защиту обмотки возбуждения от обрыва токопровода.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет выявления обрыва цепи возбуждения и повышении безопасности обслуживания защиты.

Это достигается тем, что устройство для защиты цепи возбуждения генератора, содержащее датчики тока, напряжения и температуры ротора, пороговый элемент и исполнительный орган, дополнительно содержит блок согласования, два выпрямителя, сумматор, два реле времени, блок сигнализации и второй пороговый элемент, причем выход датчика напряжения соединен с первым входом вспомогательного устройства, второй вход которого подключен к выходу датчика тока, первый и второй выходы блока согласования через первый и второй выпрямители соединены с первым и вторым входами сумматора соответственно, третий, вход которого соединен с выходом датчика температуры, а выход сумматора соединен с входами первого и второго пороговых элементов, выход первого порогового элемента подключен через первое реле времени к первым входам исполнительного органа и блока сигнализации, а вторые входы последних объединены и через второе реле времени соединены с выходом второго порогового элемента, при этом блок согласования имеет два канала - напряжения и тока, канал напряжения состоит из последовательно соединенных преобразователя уровня, фильтра низкой частоты и элемента гальванической развязки, выход которого является первым выходом блока, а вход преобразователя уровня, его первым входом, канал тока состоит из последовательно соединенных элемента гальванической развязки и преобразователя уровня, выход последнего является выходом блока согласования, я его вторым входом - вход элемента гальванической разнязки

Сущность предложения заключается в том, что при повреждениях ротора, связанных с замыканием витков, сопротивление по постоянному току ротора уменьшается, а при нарушении контакта токопровода возникает дуга, что приводит .к увеличению сопротивления. На эти изменения сопротивления ротора и реагируют соответствующие пороговые элементы. Применение блгнса согласования обеспечивает гальваническую развязку устройства от цепи возбуждения, что повытает безопасность обслуживания самого устройства.

Предлагаемое устройство защиты содержит блок согласования 1, входы которого предназначены для подключения к зажимам цепи возбуждения, и состоящего из преобразователей уровня 2 и 3, элементов гальванической развязки 4,5 и фильтра низкой частоты 6. Вход преобразования уровня 2 является входом блока 1 согласования, предназначенного для подачи на него напряжения возбуждения от датчика напряжения 7, а вход элемента гальванической развязки 4 является входом блока 1, предназначенного для подачи на него напряжения от датчика тока 8, Напряжение с выхода преобразователя уровня 2 через фильтр низкой частоты и элемент гальванической развязки 5 подается на вход первого выпрямителя 9, а с выхода элемента гальванической развязки 4 через преобразователь урон ня 3 поступает на вход второго выпрямителя 10. Первый 9 и второй 10 выпрямители соединены с первым и вторым входом сумматора 11. Выход сумматора подключен к входам первого и второго пороговых элементов 12 и 13, при этом каждый из них реагирует только на свою полярностьвходного напряжения. Выход первого порогового элемента 12 через первое реле времени 1 4 соединен с первым входом исполнительного элемента 16 и первым входом блока сигнализации 17. Бьгход второго порогового элемента 13 через вто рое реле времени 15 соединен с вторым входом исполнительного органа 16 и вторым входом блока сигнализации 17. Выход исполнительного органа 16 воздействует на цепь отключения генерато рг. Третий вход сумматора 11 соединен с датчиком температуры ротора 18, ко0

5

0

торын исключает ложное срабатывание vcTpo. jc.Tpa при изменении темперлтурьi ротора. Устройство защиты выполнено на известных блоках, описанных в техническом литературе. При нормальном режиме работы системы возбуждения генератора, напряжение, поступающее от датчика напряжения 7, Подается на вход блока 1 согласования, где преобразуется в необходимый уровень напряжений, которое и поступает на фильтр низкой частоты 6, который не пропускает токи зысокой частоты. Элемент гальваничес5 кои -развязки 5 производит электрическое разделение цепей возбуждения и полупроводниковой части устройства. Выпрямленное напряжение выпрямителем 9 и пропорциональное напряжению возбуж- - дения подается н.-i первый вход сумматора 11. Напряжение от датчика тока 8 попадает на другой вход блока 1 согласования, где вначале происходит электрическое разделение, а затем

5 получают необходимый уровень напряжения в преобразователе уровня 3. После выпрямления выпрямителем 10 это напряжение подается на второй вход сумматора 11. На третий вход

Q подается напряжение от датчика температуры ротора 18. Устройство настраивается так, чтобы в нормальном режиме напряжение на выходе сумматора 1 было равно нулю. При возникновении, например, питкового замыкания сопротивление ротора уменьшается, а устройство автоматического регулирования возбуждения (АРВ) поднимает ток возбуждения так, чтобы напряжение статора не уменьшалось. Напряжение на выходе выпрямителя 10 ;возрас.тает и становится больше, -чем ., на выходе выпрямителя 9. Напряжение на. выходе сумматора 11 станет не ,равг ным нулю, и срабатывает первый пороговый элемент 12, и после срабатывания реле времени 14 появляется сигнал на выходе исполнительного органа 16, а на блоке сигнализации появляется индикация о витковом замыкании в обмотке возбуждения. Если, наоборот, происходит нарушение контакта токопровода, то возникает дуга, и, следовательно, увеличивается сопротивление цепи возбуждения. Под воз- действием АРВ напряжение возбуждения поднимается для поддержания прежнего тока в цепи обмотки возбуждения. Сле- довательно, напряжение на выходе выпрямителя 10. Выходное напряжение, сумматора 11 меняет свой знак и срабатывает пороговый элемент 13 и после срабатывания реле времени 15 появляется сигнал на выходе исполнительного органа 16, а на блоке сигнализации появляется индикация о нарушении контакта токопровода.

I

Если по каким-то причинам изменилась температура обмотки ротора, то на выходе датчика температуры ротора появляется напряжение такой полярности и значения, чтобы напряжение на выходе сумматора было равно нулю.

Установка предлагаемого устройства на генераторе позволит уменьшить объем повреждения, уменьшить время и стоимость ремонта.

Формула изобретения

Устройство для защиты цепи возбуждения генератора, содержащее датчики тока, напряжения и температуры ротора, пороговый.элемент и исполнительный орган, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем выявления об- рьгва цепи возбуждения, дополнительно введены блок согласования, два выпрямителя, сумматор, два реле времени, блок сигнализации и второй пороговый

0

5 о

элемент, причем выход датчика напряжения соединен с первым входом блока согласования, второй вход которого подключен к выходу датчика тока, первый и второй выходы блока согласования через первый и второй выпрямители соединены с первым и вторым входами сумматора соответственно, третий вход которого соединен с выходом датчика температуры, а выход сумматора соединен с входами первого и второго пороговых элементов, выход первого пороги вого элемента подключен через первое реле времени к первым входам исполнительного органа и блока сигнализации, а вторые входы последних объединены и через второе реле времени соединены с выходом второго порогового элемента, при этом блок согласования имеет два канала - напряжения и тока, канал напряжения состоит из последовательно соединенных преобразователя уровня, фильтра низкой частоты и элемента гальванической развязки, выход которого является первым выходом блока, а вход преобразователя уровня его первым входом, канал тока образован последовательно соединенными элементом гальванической развязки и преобразова теля уровня, выход последнего является выходом блока согласования, а его вторым входом - вход элемента гальванической развязки.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите генераторов. Лель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет выявления обрыва цепи возбуждения и повышения безопасности обслуживания защиты. При возникновении, например, виткового замыкания величина сопротивления ротора уменьшается, а устройство автоматического регулирования возбуждения (ОРВ) поднимает ток возбуждения так, чтобы напряжение статора не уменьшилось. Напряжение на выходе выпрямителя 10 возрастает и становится больше, чем на выходе выпрямителя 9. Напряжение на выходе сумматора 11 станет не равным нулю, и срабатывает первый пороговый элемент 12, и после срабатывания реле времени 14 появляется сигнал на выходе исполнительного органа 1Ь, а на блоке сигнализации появляется индикация о витк.овом замыкании в обмотке возбуждения. Если, наоборот, происходит нарушение контакта токо- провода, то возникает дуга и, следовательно, увеличивается сопротивление цепи возбуждения. Следовательно, напряжение на ьыходе выпрямителя 9 становится больше, чем на выходе выпрямителя 10. Выходное напряжение сумматора i1 меняет свой знак и срабатывает пороговый элемент 13, и после срабатывания реле времени 15 появляется сигнал на. выходе исполнительного органа 16, а на блоке сигнализации появляется индикация о нарушении контакта токопровода. 1 ил. /э С Mi о ел СО О