Устройство для контроля изоляции цепей генераторного напряжения с непосредственным водяным охлаждением обмоток статора Советский патент 1993 года по МПК G01R31/02 

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано на электрических станциях Для контроля изоляции цепей генераторного напряжения блока генератор-трансформатор с непосредственным водяным охлаждением обмоток статора.

Известны мегаомметры для измерения сопротивления изоляции у генератора с во - дяным.охлаждением обмоток статора. Не- достатком этих устройств является то, что измерение сопротивления изоляции осуществляется не в рабочих режимах, а при про- филактических осмотрах и ремонтах генератора..

Известны устройства релейной защиты блоков генератор-трансформатор от замыкания на землю, выявляющие катастрофически развивающееся повреждение изоляции статора-замыкание на землю. Эти устройства выполнены путем наложения на обмотку статора постоянного тока, как например, в устройстве РЗГ-1.00 или Земля- 100 или путем наложения на обмотку статора переменного тока гармоники, или частотой 20 Гц.

Все упомянутые устройства релейной защиты содержат один источник накладываемого напряжения, который присоединяется к измерительному трансформатору напряжения, и реагирующий орган, Недостатками этих устройств является то, что, во-первых, они реагируют на большое изменение сопротивления изоляции, т.е. не могут выявить раннюю стадию возникновения повреждения изоляции; во-вторых, они реагируют на эквивалентное сопротивление изоляции и системы охлаждения.

Известны устройства контроля изоляции, содержащие датчик проводимости ох- лаждающей среды. Однако недостатком этих устройств является наличие гальванической связи между источником постоянного накладываемого напряжения и нейтралью высоковольтной обмотки изме- рительного трансформатора напряжения, что представляет опасность для обслуживаемого персонала и самого устройства защиты. .. . .

Наиболее близким по технической сущ- ности к предлагаемому решению является устройство для контроля изоляции цепей генераторного напряжения с непосредственным водяным охлаждением обмоток статора, содержащее измерительный трансформатор напряжения, источник наложенного напряжения, преобразователь ток-напряжение, первый и второй селективные блоки вычисления квадрата действу- ющего значения, выполненные из

последовательно включенных первого и второго полосовых фильтров и первого и второго блоков вычисления квадрата действующего значения, первый и второй диффе- ренциальные усилители, первый блок извлечения квадратного корня, датчик проводимости; первый регистрирующий орган, исполнительный блок, причем измерительный трансформатор напряжения первичной обмоткой подключен к выводам генератора, а конец его вторичной обмотки соединен с первым входом преобразователя ток-напряжение, выходом подключенного ко входам первого и второго полосовых фильтров первого и второго селективных блоков вычисления квадрата действующего значения, а выходы фильтров подключены соответственно ко входам первого и второго блоков вычисления квадрата действующего значения, причем выход последнего подключен ко второму входу второго дифференциального усилителя, выход которого подключен ко входу первого блока извлечения квадратного корня, выходом подключенного к первому входу первого дифференциального. усилителя, вторым входом соединенного с выходом датчика проводимости, а выходом - со входами исполнительного блока и первого регистрирующего органа.

Недостатком этого устройства является то, что источник наложенного напряжения выполнен в виде двух источников переменного напряжения одинаковой амплитуды. Это, в свою очередь, накладывает жесткие требования к стабильности их работы (по частоте и амплитуде) для обеспечения необходимой точности контроля изоляции.

Целью изобретения является повышение точности работы устройства.

Поставленная цель достигается за счет того, что в устройство, содержащее измерительный трансформатор напряжения, источник наложенного напряжения, преобразователь ток-напряжение, первый и второй селективные блоки вычисления квадрата действующего значения, выполненные из последовательно включенных первого и второго полосовых фильтров и первого и второго вычисления квадрата действующего значения, первый и второй дифференциальные усилители, первый блок извлечения квадратного корня, датчик проводимости, первый регистрирующий орган, исполнительный блок, причем, измерительный трансформатор напряжения первичной обмоткой подключен к выводам генератора, а конец его вторичной обмотки соединен с первичным входом преобразователя ток- напряжение, выходом подключенного ко

входам первого и второго селективных блоков вычисления квадрата действующего значения, а выходы фильтров подключены соответственно ко входам первого и второго блоков вычисления квадрата действую- 5 щего значения, причем выход последнего подключен ко второму входу второго дифференциального усилителя, выход которого подключен ко входу первого блока извлече- ния квадратного корня, выходом подклю- 10 ценного к первому входу первого дифференциального усилителя, вторым входом соединенного с выходом датчика проводимости, а входом- со входами исполнительного блока и первого регистри- 15 рующего органа. Введены блоки перемножения , блоки задания соотношения напряжений двух частот, а источник наложенного напряжения выполнен в виде генератора импульсов напряжения 20 прямоугольной формы, причем, выходы источника наложенного напряжения подключены соответственно к началу вторичной обмотки измерительного трансформатора напряжения и ко второму входу прёобразо- 25 вателя ток-напряжение, выход первого блока вычисления квадрата действующего значения первого селективного блока вычисления квадрата действующего значения подключен к первому входу блока перемно- 30 жения, своим вторым входом соединенным с выходом блока задания соотношения напряжений двух частот, а выходом - с первым входом второго дифференциального усилителя,. . 35

На чертеже приведена устройства. - . ; . .- ..-. -.,- .. - :; Устройство содержит измерительный трансформатор напряжения 1; преобразователь ток-напряжение 2, источник нало- 40 женного напряжения 3, первый селективный блок вычисления кёадрата действующего значения 4, первый полосовой фильтр 5, первый блок вычисления квадрата действующего значения б, второй 45 селективный блок вычисления квадрата действующего значения 7, второй полосовой фильтр 8, второй блок вычисления квад- . рата действующего значения 4, первый полосовой фильтр 5, первый блок вычисле- 50 ния квадрата действующего значения 6, второй селективный блок вычисления квадрата действующего значения 7, второй полосовой фильтр 8, второй блок вычисления, квадрата действующего значения 9, блок за- 55 дания соотношения напряжений двух частот 10, блок перемножения 11, первый 14 и второй 12 дифференциальные усилители, первый 13 блок извлечения квадратного корня, датчик проводимости 15, первый регистрирующий орган 17, исполнительный блок 16.

Устройство работает следующим образом. :. - .-- . ,. ;. , ; ;

Выходной сигнал источника наложенного напряжения, выполненного в виде генератора напряжения, выполненного в виде генератора напряжения прямоугольной формы, может быть разложен в ряд Фурье следующим образом.. ;

U(Uislnu i t+ Ой t+-... +Unj.sln

ОЫ + ... + Unsin fttot...}, где Ui, -амплитуда и частота первой гармоники;. .. .V ... ; ,, ...

U3 U1/3 и сиз - третьей гармоники;.: ; ,: .. / ...-.V .- .-

Um - Ui/m и сот rn wi - m-ой (нечетной) гармоники; .

Un Ui/n и (On n u)i - n-ой (нечетной) гармоники. .,.;..:.- ё. , - Под действием напряжений Ui, 63, ... Um ... Un ... через вторичные обмотки измерительного трансформатора напряжения протекают токи IT, з,...Im,...In,.... величина которых может быть определена из выражений

ii Ui(G+j u)i Ск2),

К

J3 U3(G+J (Уз Скг),

Im Um (G + J COm Ск2)

in Un (G + j (On Ск2),

(1)

где G - эквивалентная активная проводимость изоляции блока ге.нератор-трансфор- матор и охлаждающей среды, приведенная к стороне низкого напряжения измерительного трансформатора напряжения:

G (Gn + Go)K2, где Gn - активная проводимость изоляции;

Go - активная проводимость охлаждающей среды;

К - коэффициент трансформации измерительного трансформатора напряжения 1;

С - эквивалентная емкость изоляции и охлаждающей среды:

с си + Со,.

где Си-емкость изоляции; ... Со - емкость системы охлаждения. Преобразователь ток-напряжение 2

преобразует токи (1) в пропорциональные

им напряжения:.

K2Ui(G+j QJ1 СК2, K2U3(G+j 0)3 С К2),

K2Um{G+j ОЛп СК2),

K 2Un(G+j (On СК2),

где «2 - коэффициент передачи преобразователя ток-напряжение 2. .. Первый полосовой фильтр 5 (имеющий резонансную частоту, например, (От ) пропускает на свой выход напряжение только

чаСТОТЫ (От ..-.: .

K2Um(G + j CK2)

и на выходе первого блока вычисления квадрата действующего значения 6 будет присутствовать напряжение: .

K22U2m(G2 + О/ЪС2); ; -.

где U m -.действующее значение напряжения m-ой гармоники на выходе источника наложенного напряжения 3. . -:

Второй полосовой фильтр 8 (имеющий резонансную частоту, например, uVi ) пропускает на свой выход напряжение только частоты ft)n . - . . - : . .. . .

K2Un (G + j (i)n СК2),..; : ,.. и на выходе второго блока вычисления квадрата действующего значения 9 будет присутствовать напряжение: ...:

О О О О О Л -

K22U2n(G2+ йАгС2К4), /;/.;::, где U - действующее значение напряжения п-ой. гармоники на выходе источника налох енного напряжения 3.. :.

Напряжение Ka2U2m (G2+ ш2т С2 К4) с выхода блока 6(4) поступает на первый вход блока перемножения 11, на второй вход которого поступает напряжение с выхода блока задания соотношения напряжений двух частот 10, равное (Un/Um)2. Величины Un и Um заранее известны, поскольку известно напряжение U источника наложенного напряжения 3. -: ;.. ;.;.,, .;.; : .-...- -...:

Таким образом,на выходе блока 11 напряжение равно .: v

K22u2n(G2H-w2mc2KV ; ;:

На выходе блока 12 (второй дифференциальный усилитель) формируется напря- жейме пропорциональное квадрату эквивалентной активной проводимости изо- ляцми .. . :

а$п

Л , ,2 р2 / К. 2 U n Ь (

a$i

-1) ,

(3)

поскольку второй дифференциальный усилитель 12 имеет коэффициенты передачи -1

и .(--.)2 соответственно по первому и

второму входам.

После извлечения квадратного корня блоком 13 и вычитания блоком 14 из полученной величины активной проводимости охлаждающей среды Go, сформированной блоком 15, напряжение, пропорциональное активной проводимости изоляции, поступает на исполнительный блок 16 и первый регистрирующий орган 17.

Таким .образом, введение в устройство

новых блоков (10,11), выполнение источника

наложенного напряжения в виде генерато ра напряжения прямоугольной формы и соеди.нение их между собой по схеме, указанной выше, позволяет повысить точность работы.устройства (за счет замены двух источников наложенного напряжения со стабильными амплитудами напряжений

одним).

Формула изобретения Устройство для контроля изоляции цепей генераторного напряжения с непосред- ственным водяным охлаждением .обмоток

статора, содержащее измерительный транс- форматор: напряжения, источник наложенного напряжения, преобразователь

ток-напряжение, первый и второй селективные блоки вычисления квадрата действую щего зна-чения, выполненные, из последовательно включенных первого и .второго полосовых фильтров и первого и второго блоков вычисления квадрата действующего значения, первый и второй дифференциальные усилители, блок извлечения квадратного корня, датчик проводимости, регистрирующий орган, исполнительный блок, причем измерительный трансформатор напряжения первичной обмоткой под-,

ключей к выводам генератора, а конец его вторичной обмотки соединен с первым.входом преобразователя ток-напряже ние, выходом подключенного к входам первого и второго полосовых фильтров первого и второго селективных блоков вычисления квадрата действующего значения, а выходы фильтров подключены соответственно к входам первого и второго блоков вычисления квадрата действующего значения, причем выход последнего подключен к второму входу второго дифференциального усилителя, выход которого подключен к входу блока извлечения квадратного корня, выходом подключенного к первому входу первого

дифференциального усилителя, вторым входом соединенного с выходом датчика проводимости, а выходом - с. входами исполнительного блока и регистрирующего органа, выходы источника наложенного напряжёния подключены соответственно к началу вторичной обмотки измерительного

трансформатора напряжения и к второму входу преобразователя ток-напряжение, о т л и ч а ю. щ е е с я тем, что, с целью повышения точности работы устройства, источник наложенного напряжения выполнен в виде генератора импульсов напряжения прямоугольной фо.рмы, а в устройство дополнительно введены блок перемножения и блок задания соотношения напряжений двух ча9... 1788481 10

стот, причем выход первого блока вычисле-своим вторым входом соединенного с выхония квадрата действующего значения пер-дом блока задания соотношения напряжевого селективного блока вычисленияний двух частот, а выходом - с первым

квадрата действующего значения подклю-входом второго дифференциального усиличен к первому входу блока перемножения,5 теля.

Использование: относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано на электрических станциях для контроля генераторного напряжения блока генератор-трансформатор с непосредственным водяным охлаждением обмоток статора. Сущность изобретения: устройство содержит 1 измерительный трансформатор напряжения (1), 1 преобразователь ток-напряжение (2), 1 источник наложенного напряжения (3), выполненный в виде генератора импульсов напряжения прямоугольной формы, 2 селективных бл6ка-вы- числения квадрата действующего значения (4,7). 1 блок задания соотношения напряжений двух .частот (10), 1 блок перемножения