Устройство для релейной защиты от увеличения проводимости изоляции и замыканий на землю обмотки статора блочного генератора Советский патент 1992 года по МПК H02H7/06 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к релейной защите блочного генератора от увеличения проводимости (снижения сопротивления) изоляции обмотки статора, генератора с непосредственным охлаждением обмоток водой-дистиллятом и к защите от однофазных замыканий на землю.

Известно устройство для защиты блочного генератора от снижения сопротивления изоляции обмотки статора, содержащее трансформатор напряжения, подключенный к обмотке статора, конденсатор, включенный между нейтралью первичной обмотки трансформатора напряжения и землей, источник накладываемого постоянного напряжения, подсоединенный одним полюсом к нейтрали первичной обмотки трансформатора напряжения, а другим через преобразователь тока в напряжение - к земле, датчик полной проводимости охлаждающей жидкости-дистиллята, сумматор с подключенным на его выходе исполнительным органом. В устройстве с помощью одного блока нелинейности формируется напряжение, пропорциональное полной проводимости контролируемой цепи, равной сумме проводимости изоляции статора и полной проводимости охлаждающей жидкости-дистиллята, с помощью другого блока нелинейности формируется напряжение, пропорциональное полной проводимости дистиллята. Выделение рабочего сигнала, пропорционального только проводимости изоляции обмотки статора осуществляется сумматором.

Непосредственный контроль проводимости изоляции позволил исключить основной недостаток устройств без однозначной отстройки от проводимости дистиллята - ложное срабатывание защиты при ухудшении качества дистиллята.

Уменьшение влияния нестабильности напряжения источника накладываемого напряжения на величину формируемого рабочего сигнала снижает точность устройства при отклонениях напряжения источника от его номинального значения.

Низкая точность определения полной проводимости дистиллята системы охлаждения в конечном итоге обуславливает невысокую точность контроля проводимости изоляции.

Известно устройство для релейной защиты блока генератор-трансформатор от увеличения проводимости, содержащее измерительный трансформатор напряжения, подключенный к выводам обмотки статора, конденсатор, включенный между нейтралью первичной обмотки измерительного трансформатора напряжения и землей, источник накладываемого постоянного напряжения, подсоединенный одним полюсом к нейтрали первичной обмотки трансформатора напряжения, а другим через преобразователь тока в напряжение - к земле, первый сумматор и делительный блок, одни входы которых подключены к выходу преобразователя тока в напряжение, другой вход первого сумматора подключен к выходу преобразователя напряжения в напряжение, входы которого подключены параллельно источнику накладываемого постоянного напряжения, второй сумматор и исполнительный элемент с двумя выходами,

В устройстве на выходе делительного блока, реализованного на основе аналогового перемножителя сигналов, включенного в обратную связь операционного усилителя, под действием выходных сигналов первого сумматора и преобразователя тока в напряжение формируется сигнал, пропорциональный суммарной проводимости

контролируемой цепи. Выделение из этого сигнала напряжения, пропорционального только проводимости изоляции, осуществляется на выходе третьего сумматора с использованиемнапряжения,

пропорционального полной проводимости системы охлаждения . Упомянутое напряжение формируется на выходе второго сумматора с использованием сигналов с двух

0 датчиков удельной проводимости дистиллята, установленных соответственно на входе и выходе системы охлаждения генератора. Недостатками известного устройства являются узкий диапазон точного контроля

5 проводимости изоляции и низкая надежность функционирования в переходных режимах замыкания на землю через перемещающуюся дугу.

Низкая надежность функционирования

0 устройства в переходных режимах выражается в его отказе из-за запирания источника накладываемого напряжения. Последнее происходит при совпадении полярности перенапряжений на разделительном конден5 саторе с полярностью источника накладываемого напряжения.

Надежность функционирования в переходных режимах повышена и частично расширен диапазон точного контроля за счет

0 уменьшения погрешности делительного блока в наиболее близком к изобретению по технической сущности устройстве для релейной защиты от увеличения проводимо5 сти изоляции и замыканий на землю обмотки статора блочного генератора, содержащем измерительный трансформатор напряжения, подсоединенный к выводам обмотки статора, конденсатор, включенный

0 между нейтралью первичной обмотки измерительного трансформатора напряжения и землей, источник накладываемого напряжения, подсоединенный одним полюсом к нейтрали первичной обмотки трансформатора

5 напряжения, а другим - через преобразователь тока в напряжение к земле, первый и второй сумматоры, один и другой входы первого сумматора подключены соответственно к выходам преобразователей тока в

0 напряжение и напряжения в напряжение, входы последнего подключены параллельно источнику накладываемого напряжения, выходы первого и второго сумматоров соединены соответственно с одними входами

5 первого и второго усилителей с дискретно- управляемыми коэффициентами передачи непосредственно, а с их другими входами через одну и другую контактную группы аналогового ключа, компаратор, информационный вход которого подключен к выходу дервого сумматора, а выход - ко входу управления аналогового ключа, делительный блок, один вход которого соединен с выходом первого усилителя, исполнительный орган, один вход которого подключен к выходу преобразователя тока в напряжение.

В устройстве на выходе делительного блока под действием сигналов первого сумматора, прошедшего через первый усилитель с дискретно-управляемым коэффициентом передачи и лреобразовате- ля тока в напряжение формируется сигнал, пропорциональный суммарной проводимости контролируемой цепи. Рабочий сигнал, пропорциональный проводимости изоляции, выделяется на выходе второго сумма- тора с использованием напряжения, пропорционального полной проводимости системы охлаждения. Последнее формируется на выходе второго сумматора с исполь- зованием информации об удельной проводимости дистиллята, получаемой с помощью двух датчиков-кондуктометров, устанавливаемых на входе и выходе системы охлаждения генератора.

Недостатком известного устройства яв- ляется узкий диапазон точного контроля непосредственно проводимости изоляции, что обусловлено невысокой точностью определения проводимости системы охлаждения.

Цель изобретения - расширение диапа- зона точного контроля проводимости изоляции.

Это достигается тем, что в предлагаемое устройство дополнительно введены первый и второй безразрывные преобрази- ватели постоянного тока в напряжение, первичные трансформаторные датчики которых насажены соответственно на патрубки подвода и отвода дистиллята системы охлаждения генератора. Кроме того, выхо- ды вновь введенных первого и второго безразрывных преобразователей постоянного тока в напряжение подсоединены к одному и другому входам второго сумматора, к третьему входу которого подключен выход преобразователя тока в напряжение, выход второго усилителя с дискретно-управляемым коэффициентом передачи соединен с другим входом делительного блока, а с выходом делительного блока соединен другой вход исполнительного органа.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Она содержит блочный трансформатор 1, обмотку статора 2, измерительный транс- форматор 3 напряжения, подключенный к выводам обмотки статора, включенный между нейтралью первичной обмотки измерительного трансформатора и землей, конденсатор 4 проводимости 5 обмотки статора

и системы 6 охлаждения, состоящей из проводимости 7 системы подвода и проводимости 8 системы отвода дистиллята, источник 9 накладываемого постоянного напряжения, присоединенный через преобразователь 10 напряжения в напряжение и преобразователь 11 тока в напряжение к первому сумматору 12.

Кроме того, устройство содержит первый 13 и второй 14 усилители с дискретно- управляемыми коэффициентами передачи, схему управления которых составляют аналоговый ключ 15 и компаратор 16, второй сумматор 17, к одному и другому входу которого подключены первый 18 и второй 19 безразрывные преобразователи постоянного тока в напряжение, каждый из которых содержит первичный трансформаторный датчик 20, формирователь 21 частотно-ши- ротно импульсных модулированных сигналов и фильтр 22 низкой частоты, делительный блок 23, выполненный на базе аналогового перемножителя 24 сигналов, включенного в цепь обратной связи операционного усилителя 25, исполнительный орган 26, включающий первый 27, второй 28, третий 29 компараторы, первый 30, второй 31 логические элементы ИЛИ.

Устройство работает следующим образом.

Под действием напряжения U источника 9 в контролируемой цепи, образованной проводимостями 5 изоляции (Си) и системы охлаждения 6 (Go), слагаемой из проводимо- стей 7 и 8 (бподв, GOTB) систем подвода и отвода дистиллята, обмотками 2 статора генератора и измерительного трансформатора 3, протекает ток

| и/((1)

где G 1 /(Ri + R2) проводимость, представляющая собой величину, обратную сумме внутреннего сопротивления преобразователя 9 тока (Ri) и активного сопротивления обмоток трансформатора 3 (R2).

В формуле не учтено, активное сопротивление обмоток статора генератора вследствие его малости

Go GOTB + бпод в - полная проводимость системы охлаждения;

Gt Си + Go - суммарная проводимость контролируемой цепи.

Ток I в контролируемой цепи представляет собой сумму токов утечки через изоляцию из и дистиллят системы охлаждения

1ОХЛ

из

охл

(2)

Из выражения (1) можно определить часть напряжения источника U, прикладываемого к суммарной проводимости контролируемой цепи (или то же самое, к проводимостям изоляции и системы охлаждения)

и |/л -и - U G - / ii Уиз l/Gp - U--Q--Q (

Определив из (2) 1иэ через I и 10хл и учитывая, что Сиз 1из/11из, получим алгоритм вычисления проводимости изоляции в устройстве:

охл

охл

-I)/G

)G

UG -I

(4)

В схеме устройства напряжение, пропорциональное проводимости изоляции, формируется следующим образом.

Напряжение U источника и ток I в контролируемой цепи, пройдя соответствующие преобразователи 10 и 11, поступает на входы первого сумматора 12, на выходе которого формируется напряжение, пропорциональное знаменателю в выражении (4).

Преобразователи 18 и 19 постоянного тока в напряжение и сумматор 17 формируют напряжение, пропорциональное числителю в выражении (4).

Каждый Из постоянных токов утечки подв и IQTB через систему подвода и отвода дистиллята, сумма которых представляет собой полный ток утечки через систему охлаждения

охл подв + IOTB j

подмагничивает первичные трансформаторные датчики 20, вследствие чего на выходе формирователя 21 скважность сигналов прямоугольной формы будет изменяться пропорционально подмагничивающему току. Поэтому среднее значение (постоянная составляющая) модулированных сигналов будет тоже прямо пропорциональна постоянному току подмагничивания.

Следовательно, на выходах фильтров низкой частоты 22, являющихся выходами преобразователей 18 и 19, сигналы напряжений пропорциональны токам утечки подв и IOTB через систему подвода и отвода дистиллята

Ul8 Кпр 1подв U19 КПр- IOTB.

где КПр - коэффициент преобразователей, определяемый параметрами цепи положительной и отрицательной обратной связи операционного усилителя 21 и постоянной

времени фильтра 22.

Сумматор 17 производит вычитание из сигнала преобразователя 11 тока в напряжение суммы выходных сигналов преобразователей 18 и 19. В итоге, на вход

числителя делительного блока 23 поступает сигнал, пропорциональный числителю алгоритма (4).

В делительном блоке 23 под действием выходного сигнала первого 13 и второго 14

усилителей вычисляется напряжение, пропорциональное проводимости изоляции Си. Следует отметить, что усилитель 13 может иметь два фиксированных коэффициента передачи: Ю1)Пер и КйПеР; К2(пер) K(4iep,

такие что общий коэффициент передачи знаменателя может принимать также два значения М(1)зн и М(2)зн; Мзн(2) Мзн(1). Следовательно, выражение (4) в схеме реализуется с помощью алгоритма (5), в котором все

реальные величины заменены пропорциональными им напряжениями:

Ми(1-1охл)С) из(Л (,

иСиз

71), (2) МэУ W(UG-I)

-М-0-|охл)С U MG UG-l U3H

(5)

где MG - ; R™-1, Мзн

о(2)к 2/,, 1 К - / .

Выбор того или иного коэффициента осуществляется автоматически с помощью аналогового ключа 15 и компаратора 16. Установка в схеме соответствующего коэффициента зависит от уровня сигнала напряжения на выходе первого сумматора- 12: если этот сигнал выше некоторой величины 1)3н пор которая обеспечивает работу

делительного блока 23 с приемлемой точностью, то общий коэффициент передачи зна- менателями М3н 1 ; в случае когда напряжение 113н станет меньше иэнпор, то компаратор изменит свое состояние и подаст сигнал управления на аналоговый ключ 15. Тот замкнет контакт и изменит (уменьшит) величину предвключенного сопротивления усилителя 13, тем самым устанавливает коэффициент передачи Кпер КПер Одновременно и аналогичным

образом с помощью второй контактной группы аналогового ключа 15 происходит усилие в KneP(2)/Knept1) (Мзн(2)/Мзн(1)разсиг- нала на выходе усилителя 14.Это необходимо для сохранения неизменным масштаба проводимости М& в устройстве.

В исполнительном органе 26 с помощью компараторов 28 и 29 производится сравнение сигнала, пропорционального Си с уставками на сигнализацию Ссиш и отключение GOTM генератора. К выходу делительного блока 23 возможно подключение цифровых измерительных приборов для постоянного визуального контроля проводимости изоляции.

Формула изобретения

Устройство для релейной защиты от увеличения проводимости изоляции и замыканий на землю обмотки статора блочного генератора, содержащее измерительный трансформатор напряжения, предназначенный для подсоединения к выводам обмотки статора, конденсатор, включенный между нейтралью первичной обмотки изме- рительного трансформатора напряжения и клеммой для соединения с землей, источник накладываемого постоянного напряжения, подсоединенный одним полюсом к нейтрали первичной обмотки трансформатора на- пряжения, а другим через преобразователь тока в напряжение - к клемме для соединения с землей, первый и второй сумматоры, первый и второй входы первого сумматора подключены соответственно к выходам пре- образователен тока в напряжение и напряжения в напряжение, входы последнего

подключены параллельно источнику накладываемого напряжения, выходы первого и второго сумматоров соединены соответственно с первыми входами первого и второго усилителей с дискретно-управляемыми коэффициентами передачи непосредственно, с их вторыми входами через первую и вторую контактную группы аналогового ключа, компаратор, информационный вход которого подсоединен к выходу первого сумматора, а выход - к входу управления аналогового ключа.делительный блок, первый вход которого соединен с выходом первого усилителя с дискретно-управляемым коэффициентом, исполнительный орган, один вход которого подключен к выходу преобразователя тока в напряжение, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона точного контроля проводимости изоляции, в него дополнительно введены первый и второй безразрывные преобразователи постоянного тока в напряжение, первичные трансформаторные датчики которых насажены соответственно на патрубки подвода и отвода дистиллята системы охлаждения генератора, при этом выходы вновь введенных первого и второго безразрывных преобразователей постоянного тока в напряжение подсоединены к первому и второму входам второго сумматора, к третьему входу которого подключен выход преобразователя тока в напряжение, выход второго усилителя с дискретно-управляемым коэффициентом передачи соединен с вторым входом делительного блока, а с выходом делительного блока соединен другой вход исполнительного органа.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к релейной защите блочного генератора. Цель изобретения - расширение диапазона точного контроля проводимости изоляции. Напряжение постоянного тока от источника 9 через нейтраль трансформатора напряжения 3 прикладывается к статору генератора 1. Напряжение от преобразователя ток-напряжение 11 поступает на первые входы первого и второго сумматоров 12 и 17 и на первый вход исполнительного органа 26. Напряжение с преобразователя 10 напряжения в напряжение 10 подается на второй вход первого сумматора 12. Напряжение с выхода первого сумматора 12 подается на компаратор 16, аналогичный ключ 15 и вход первого усилителя 13. Выход второго сумматора соединен с аналоговым коммутатором 15 и вторым усилителем 14. В делительном блоке 23 под действием выходного сигнала первого 13 и второго 14 усилителей вычисляется напряжение, пропорциональное проводимости изоляции. В исполнительном органе 26 с помощью компараторов 28 и 29 производится сравнение сигнала, пропорционального проводимости изоляции с уставками на сигнализацию и отклонение генератора. 1 ил.