Устройство для защиты синхронного генератора от замыкания на землю в одной точке цепи возбуждения Советский патент 1993 года по МПК H02H7/06 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам релейной защиты. Известно устройство для защиты цепей возбуждения синхронного генератора от замыкания на землю, содержащее об- мотку возбуждения, сопротивление изоляции, и емкость возбуждения, последовательно с-обмоткой возбуждения включены разделительный конденсатор и дроссель, составляющий с конденсатором фильтр, на- строенный в резонанс на.частоте вспомогательного источника/и два трансформатора тока, резистор и конденсатор компенсирующий влияние емкости цепи возбуждения. Одинаковые первичные обмотки первого трансформатора тока включены встречно для получения разности токов. К вторичной обмотке трансформатора тока подключены последовательно, соединенные полосовой фильтр, пропускающий наложенную часто- Ту, двухполупериодный выпрямитель, сглаживающий активный фильтр, блок выделения напряжения приращения и два пороговых элемента с разной полярностью срабатывания, на выходе которых включен триггер и сигнальный элемент на выходе трансформатора тока включены последовательно соединенные полосовой фильтр, выпрямитель, сглаживающий фильтр, реагирующие органы, с регулируемым поро- том срабатывания, элементы выдержки времени, на срабатывание, имеющие вход блокировки на срабатывание указательное промежуточное реле, блок изменения величины сопротивления изоляции со встроен- ным прибором, Защита реагирует на понижение сопротивления изоляции, а также автоматически блокируется при нарушении контакта щетка-вал турбогенератора и сигнализирует об этом . Недостаток этого устройства заключается в том; что напряжение на входе реагирующих органов, ре ко падает с увеличением переходного сопротивления изоляции. Это ограничивает верхний предел измеряемого сопротивления изоляции (ограниченная чувствительность), а показания прибора приходится пересчитывать по таблице или по графику. Это устройство не может защищать сразу несколько генераторов. Необходимо уста- навливать на каждом генераторе по одному устройству. Наиболее близким по технической сущности является устройство для защиты синхронного генератора от замыкания на землю в одной точке цепей возбуждения, содержащее блок присоединения, состоящий из разделительного конденсатора, соединенного с дросселем, другой вывод которого являющийся первым выводом блока присоединения, через блок

компенсации, первичные обмотки второго, первого и третьего трансформаторов тока соединен с зажимом для подключения к щетке вала ротора, являющимся вторым выводом блока присоединения третьим выводом которого является средняя точка первичной обмотки первого трансформатора тока, четвертым - свободный вывод разделительного конденсатора, соединенного с зажимом для подключения цепи возбуждения пятым, шестым и седьмым - соответственно вторичные обмотки первого, второго и третьего трансформаторов тока, вспомогательный источник напряжения первым выводом подключен-к первому выходу блока присоединения, третий вывод которого подсоединен к второму выходу вспомогательного источника напряжения, вторичная обмотка первого трансформатора тока через полосовой фильтр соединена с входом знаменателя делительного блока, а на вход числителя подается напряжение вспомогательного источника, выход делительного блока через .блок вычитания, первый и вто- рой реагирующие органы подается на входы первого и второго элементов выдержки времени, соответственно, блок вычитания подключен к входу блока измерения, состоящего из последовательно, соединенных блока индикации и аналого-цифрового преобразователя, вход прследнего служит входом блока измерения, вторичные обмотки второго и третьего трансформаторов тока соединен через первый и второй выпрямители соответственно с первым и вторым входами блока сравнения выход которого через пороговый элемент, третий элемент выдержки времени подключен к входу сигнального элемента и вторым входом первого и второго элементов выдержки времени. Это устройство не может защищать сразу несколько генераторов, т.е. необходимо устанавливать на каждом генераторе по одному устройству.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства.

Сущность изобретения заключается в том, что для защиты n-генераторов устройство содержит л-блоков присоединения, выходы которых через аналоговый переключатель управляемый тактовым генератором подключается к блокам обработки сигналов. Это в целом позволяет уменьшить количество однотипных блоков защиты. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для защиты группы синхронных генераторов от замыкания на землю в одной точке цепи возбуждения содержащее блок присоединения, состоящий из разделительного конденсатора соединемного с дросселем, другой вывод которого являющийся первым выводом блока присоединения/через блок компенсации, первичные обмотки которого, первого и третьего трансформаторов тока соединен с 5 зажимом для подключения к щетке вала ротора, являющийся вторым выводом блока присоединения, третьим выводом которого является средняя точка первичной обмотки первого трансформатора тока, четвертым - 10 свободный вывод разделительного конденсатора, соединенный с зажимом для подключения цепи возбуждения, пятым шестым и седьмым предназначенные для подключения к аналоговому переключате- 15 лю соответственно вторичные обмотки пер- вого. второго и третьего трансформаторов тока, вспомогательный источник напряжения первым выводом подключен к первому выходу блока присоединения, третий вывод 20 которого подсоединен к второму .выходу вспомогательного источника напряжения, выходы первого и второго выпрямителей соединены с первым и вторым входами блока сравнения, выход которого через пороге- 25 вый элемент соединен со входом первого, второго и третьего элементов выдержки времени, выход полосового фильтра подключен к входу знаменателя делительного блока, на вход числителя которого подается 30 напряжение вспомогательного источника, выход блока деления через блок вычитания соединен со входами первого и второго реагирующих блоков, выход которых подключены к соответственно ко вторым входам 35 первого и второго элементов выдержки времени, выход блока вычитания, подсоединен к входу блока измерения, состоящего из последовательно соединенных блока индикации и аналогоцифрового преобразовате- 40 ля, вход последнего служит входом блока измерения, а блок компенсации содержит последовательно соединенные резистор и конденсатор, а выход третьего элемента выержки времени подключен к сигнальному 45 лементу. Дополнительно введены, генера- ор тактовых импульсов и аналоговый пере- ключатель. при этом число блоков присоединения равно числу защищаемых генераторов, первые входы которых под- 50 ключены к каждый к своему выходу вспомогательного источника напряжения, и каждый снабжен зажимами для подсоединения к цепи возбуждения и щетке вала ротора, а пятый, шестой и седьмой выводы 55 блока присоединения подключены,через аналоговый переключатель соответственно к полосовому фильтру, первому и второму выпрямителям, а выводы, предназначенные ля подключения аналогового переключателя каждого блока присоединения подключен к своему входу аналогового переключателя, выход генератора тактовых импульсов соединен с тактовыми входами аналогового переключателя и сигнального элемента, дополнительные входы которого подсоеди- нены соответственно к выходам первого и второго элемента выдержки времени.

На чертеже представлена функциональная схема предполагаемого изобретения.

Блок присоединения 1 состоит из разделительного конденсатора 2, соединенного с дросселем 3 другой вывод которого является первым выводом блока присоединения через блок компенсации первичные обмотки второго 5, первого 6 и третьего 7 трансформаторов тока соединен с зажимом 8для подключения к щетке вала ротора, являющимся вторым выводом блока присоединения. 1 Третьим выводом которого является средняя точка-первичной обмотки первого трансформатора тока б, четвертым - свободный вывод разделительного конденсатора 2, соединенный с зажимом для подключения к цепи возбуждения, пятым, шестым и седьмым - выводами - соответственно вторичные обмотки первого 6 второго 5 и третьего 7 трансформаторов тока. Вспомогательный источник напряжения 10 первым выводом подключен к первому выводу блока присоединения 1, третий вывод которого подсоединен к второму выводу вспомогательного источника напряжения 10, выводы первого 11 и второго 12 выпрямителей соединены с первым и вторым входами блока сравнения 13 выход которого через пороговый элемент 14 соединен со входами первого 15, второго 16 и третьего элементами выдержки времени. Выход полосового фильтра 18 подключен к выходу знаменателя делительного блока 19. на вход числителя которого подается напряжение вспомогательного источника 10. выход блока деления 19 через блок вычитания 20 соединен со входом первого 21 и второго 22 реагирующих блоков, выходы которых подключены к соответственно ко вторым входим первого 15 и второго 16 элементов выдержки времени. Выход блока вычитания 20 подсоединен к входу блока измерения 23, состоящего из последовательно соединенных блоков индикации 24 и аналогоцифрового преобразователя 25, вход последнего служит входом блока измерения 23. Блок компенсации 4 содержит последовательно соединенные резистор 26 и конденсатор 27. Выход треть- . его элемента выдержки времени 17 подключен к сигнальному элементу 28. Генератор тактовых импульсов 29 соединен с тактовыми входами аналогового переключателя 30

и сигнального элемента 28. Число блоков присоединения 31 и 32 равно числу защищаемому генераторов первые выводы которых подключены каждый к своему выводу вспомогательного источника 10 напряжения и каждый снабжен зажимами для присоединения к цепи возбуждения и щетке вала ротора, а пятый, шестой и седьмой выводы предназначены для подключения аналогового переключателя блоков присоединения 1, подключены через аналоговый переключатель 30 соответственно к полосовому фильтру 18, первому 11 и второму 12 выпрямителей, а выход каждого блока присоединения предназначенные для подключения к своему входу, аналогового переключателя 30. Дополнительные входы сигнального эле- .мента 28 подсоединены соответственно к выходам первого 15 и второго 16 реле времени. Цел ь возбуж де н ия 3 3 н а р и су н ке представлена обТмоткой возбуждения 34, емкостью 35 и сопротивлением изоляции 36 относительно земли. :

Устройство работает следующим образом.

Дроссель 3 и емкость 2 настраиваются в резонанс на частоте вспомогательного источника 10 по.макеимальному току. При сопротивлении изоляции 3.6 цепи возбуждения 33, равного бесконечности подбирают параметры блока компенсации 4, так, чтобы на выходе первого трансформатора тока 6 ток имел наименьшее значение -т.е. ток небаланса. Следовательно при нормальной изоляции системы зозбужде- ния и отсутствии нарушения контакта щетка-вал - сигналы на выходе устройства защиты отсутствуют. При нарушении контакта щетка-вал емкость 35 цепи возбуждения 33 уменьшается, ток на выходе третьего трансформатора тока 7 становится меньше, чем ток на выходе второго трансформатора тока 5 и на выходе блока сравнения 13 появляется напряжение, вызывающее срабатывание порогового элемента 14, следовательно, срабатывание элемента выдержки времени 17. На выходе сигнального элемента 28 появляется сигнал Нарушение контакта щетка-вал и одновременно происходит блокировка первого 15 и второго 16 элементов выдержки времени. Если происходит нарушение изоляции цепи возбуждения, ток на выходе трансформатора тока 7 будет больше тока трансформатора 5 и на

.

выходе блока сравнения 13 появится напряжение, но пороговый элемент 14 не срабатывает, т.е. реагирует только на одну полярность напряжения. На выходе полосового фильтра 18 появится напряжение, отфильтрованное от помех и пропорциональное разности токов 1. Этот ток обратно- пропорциональный сопротивлению изоляции 36 цепи возбуждения 33, поступает на ход знаменателя делителя 19, на вход числителя которого подают напряжение, пропорциональное напряжению вспомогательного источника 10. Напряжение на выходе блока деления 19 будет пропорционально сопротивлению изоляции, но в него входит активное сопротивление дросселя 3. Поэтому в блоке вычитания 20 происходит вычитание напряжения, пропорциональное активному сопротивлению дросселя 3 из напряжения с выхода блока деления 19. В блоке измерения 23 происходит преобразование этого напряжения в цифровой код и в блоке индикации 24 появляется значение переходного сопротивления изоляции 3(3. При переходном сопротивлении изоляции 36 ниже порога срабатывания первого реагирующего органа 21, последний срабатывает и срабатывает первый элемент выдержки времени 15. Если это сопротивление меньше порога срабатывания второго реагирующего органа 22 то он срабатывает и срабатывает второй элемент выдержки времени 16. Интервал времени между импульсами тактового генератора выбирается больше выдержек времени элементов 15-16. При появлении импульса аналоговый переключатель переключается на следующий блок присоединения, а после подключения последнего блока присоединения переключателя на первый и т.д. В зависимости от вида повреждения на выводе сигналов элемента появляются соответствующие сигналы, а также индицируется номер повреждения генератора.

Применение этого устройства позволяет производить автоматический замер значения сопротивления изоляции и осуществлять защиту цепей возбуждения одним комплектом, на тех генераторах на которых не требуется срочного отключения их от сети при металлическом замыкании на землю, что облегчит эксплуатацию цепей возбуждения.

Формула изобретения

Устройство для защиты синхронного генератора от замыкания на землю в одной точке цепи возбуждения, содержащее блок присоединения, состоящий из разделительного конденсатора, соединенного с дросселем, другой вывод которого, являющийся первым выводом блока присоединения, через блок компенсации, первичные обмотки первого, второго и третьего трансформаторов тока соединен с зажимом для подключения к щетке-валу ротора, являющимся вторым выводом блока присоединения, третьим выводом которого является средняя точка первичной обмотки второго трансформатора тока, четвертым - свободный вывод разделительного; конденсатора, соединенный зажимом для подключения к цепи возбуждения, пятым, шестым и седьмым - соответственно выводы вторичных обмоток первого, второго и третьего трансформаторов тока, вспомогательный источник напряжения первым выводом подключен к первому выводу блока присоединения, третий вывод которого подсоединен к второму выводу вспомогательного источника напряжения, выходы первого и второго выпрямителей соединены с первым и вторым входами блока сравнения, выход которого .через пороговый элемент соединен с входом первого, второго и третьего элементов выдержки времени, выход полосового фильтра подключён к входу знаменателя делительного блока, вход числителя которого соединен с выходом вспомогательного источника, выход блока деления через блок вычитания соединен с входами первого и второго

реагирующих блоков, выходы которых подключены соответственно к вторым входам первого и второго элементов выдержки времени, выход блока вычитания соединен с входом блока измерения, выполненного в виде последовательно соединенных блоков индикации и аналого-цифрового преобразователя, вход последнего служит входом блока измерения, блок компенсации выполнен в виде последовательно соединенных резистора и конденсатора, а выход третьего элемента выдержки времени подключен к сигнальному элементу, о т л и чаю щее с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения защиты группы генераторов, дополнительно введены генератор тактовых импульсов и аналоговый переключатель, при этом число блоков присоединения равно числу защищаемых генераторов, первые выводы которых подключены каждый к своему выводу вспомогательного источника напряжения и каждый снабжен зажимами для подсоединения к цепи возбуждения и щетке вала ротора, а пятый, шестой и седьмой выводы блока присоединения подключены через аналоговый переключатель соответственно к полосовому фильтру, первому и второму выпрямителям, вывод каждого последующего блока присоединения предназначен для подключения к своему входу аналогового переключателя, выход генератора тактовых импульсов соединен с тактовыми входами аналогового переключателя и сигнального элемента, дополнительные входы которого подсоединены соответственно к выходам первого и второго элементов выдержки времени.

Использование: для расширения функциональных возможностей. Сущность изобретения: при нарушении контакта щетка-вал, емкость 35 цепи возбуждения 53 уменьшается, ток на выходе третьего трансформатора тока 7 становится Меньше, чем ток на выходе второго трансформатора тока 5. и на выходе блока сравнения 13 появляется напряжение, вызывающие срабатыва- ;ниё порогового элемента 14, и Следовательно, срабатывание элемента вы. держки времени 17. На выходе сигнального элемента 28 появляется сигнал Нарушение контакта щетка-вал иодновременно происходит блокировка первого 15 и второго 16 элементов выдержки времени. При нарушении изоляции цепи возбуждения на выходе полосового фильтра 18 появляется напряжение, пропорциональное разности токов 1 .и поступает на вход знаменателя делителя 19, на вход числителя Л9 которого подается напряжение, пропорциональное напряжению вспомогательного источника 10. Напряжение на выходе блока деления 19 будет пропорционально сопротивлению изоляции. В блоке измерения 23 происходит преобразование этого напряжения в цифровой код, и в блоке индикации 24 появляется значение переходного сопротивления изоляции 36. Если переходное сопротивление изоляции ниже порога срабатывания первого реагирующего органа 21, последний срабатывает и срабатывает первый элемент выдержки времени 15. Если это сопротивление меньше порога срабатывания второго реагирующего органа 22, то он срабатывает и срабатывает второй элемент выдержки времени 16.1 ил. СО С vj о ел СП о ю