Устройство для защиты электрических машин и трансформаторов от замыканий на землю Советский патент 1936 года по МПК H02H7/04 H02H7/06 H02H7/08 

Замыкания на землю являются наиболее частым видом повреждения генератора. Кроме того, повреждения обмотки статора, как показывает практика, почти без исключения начинаются с замыкания на корпус и лишь в дальнейшем развиваются в короткое замыкание того или другого вида. Поэтому защита от замыкания на землю является наиболее ответственным и неотъемлемым элементом защиты генераторов.

Все известные устройства для защиты от замыкания на корпус основаны на протекании тока замыкания на землю в момент повреждения. Для увеличения чувствительности и надежности защиты приходится допускать токи, которые приводят часто к разрушению изоляции и разрушению железа генератора.

Предлагаемое устройство основано на другом принципе и имеет целью устранить указанный недостаток известных устройств.

На чертеже фиг. 1-3 изображают различные схемы предлагаемого устройства.

В устройстве по фиг. 1 к двум концам обмотки 7 защищаемого генератора присоединены конденсаторы 2 и 5, соединенные между собой последовательно. Средняя точка между ними заземлена. Емкости конденсаторов 2 и J взяты различными по величине. Пусть, например, емкость конденсатора 2 в двадцатьраз больше емкости конденсатора 5. Напряжение обмотки генератора, приложенное к этим конденсаторам, распределится обратно пропорционально емкостям и на конденсатор 2 придется, поэтому, в двадцать раз меньшее напряжение по сравнению с напряжением конденсатора 5. К конденсатору 2 параллельно присоединена ионная лампа 5 с потенциалом зажигания, ббльшим напряжения на конденсаторе 2. Принцип работы защиты заключается в том, что при замыкании обмотки генератора на землю напряжение на конденсаторах перераспределяется. На конденсаторе 2 приходится в этом случае напряжение части обмотки генератора от места заземления до конца, соединенного с конденсатором 2. При этом напряжение на конденсаторе 2 увеличивается во всех случаях замыкания обмотки генератора за исключением небольшой ее части (5% в данном частном случае).

При увеличении напряжения на конденсаторе 2 ионная лампа 5 зажигается и ее свет действует на фотореле 6, которое с помощью промежуточного реле выключает генератор и дает сигнал об аварии дежурному персоналу электростанции.

В некоторых случаях требуется, чтобы выключение не происходило при замыкании на землю проводов 7 8 вне генератора. В рассмотренном примере замыкание на землю провода 7 и пяти процентов витков с этой же стороны не приводит к выключению.

Таким образом необходимо только, чтобы замыкание провода 8 на землю также не вызывало выключения генератора. Для этой цели можно параллельно конденсатору 3 приклкэчить другую ионную лампу. При замыкании на землю провода 8 напряжение на конденсаторе падает до нуля и поэтому неоновая ампа потухнет, а фотореле, соединенное с этой дополнительной лампой, может произвести блокировку и не допустить выключения генератора.

В обычных условиях применяются рехфазные генераторы и трансформаторы. Для защиты трехфазных машин от замыкания на корпус предлагается схема, представленная на фиг. 2.

Конденсатор 2 значительно превышает своей емкостью емкость конденсаторов 3 и 3. Поэтому линейное напряжение II-III распределяется между конденсаторами 2 и 3 так, что большая часть напряжения приходится на конден :атор 3, а на конденсатор 2 приходится только небольшая часть всего напряжения. Линейное напряжение I-II таким же образом распределяется между тем же конденсатором 2 и конденсатором 3. Благодаря тому, что емкость конденсатора 2 значительно больше емкости конденсатора 3, на конденсаторе 2 приходится только небольшая часть линейного напряжения I-П. К конденсатору 2 присоединена ионная л;ампа 5, потенциал зажигания которой больше этой, части напряжения.

При замыкании обмоток любой из фаз генератора на землю напряжения на конденсаторах перераспределяются. Напряжение на конденсаторе2 во всех случаях увеличивается за исключением случая замык-ания на землю небольшой части витков обмотки И вблизи места соединения этой обмотки с конденсатором 2.

При увеличении напряжения на конденсаторе 2 ионная лампа 5 зажигается и ее свет действует на фотореле 6, которое с помощью промежуточного реле производит выключение генератора и дает сигнал об аварии.

Предлагаемое устройство может применяться для защиты генератора, работающего непосредственно на сеть с малой емкостью. Это устройство особенно пригодно для защиты генераторов, соединенных непосредственно с повысительными трансформаторами, как это показано на фиг. 2.

Напряжение каждой обмотки распределяется между двумя конденсаторами обратно пропорционально емкостям. При заземлении одной из обмоток .происходит перераспределение напряжения между конденсаторами; на каждой из них напряжение будет равно напряжению одной из части заземленной обмотки, так как точка соединения конденсаторов также заземлена.

Однако, нельзя соединить одновременно все три точки соединения групп конденсаторов с землей; при этом конденсаторы 2 составили бы соединение в звезду и на каждый из них пришлось бы фазовое напряжение. Конденсаторы 3 были бы при этом соединены параллельно между землей и нейтралью генератора.

Для того, чтобы сохранить принцип защиты однофазной обмотки для трехфазного генератора, автор предлагает устроить своеобразный коммутатор, который будет через одну треть периода промышленной частоты присоединять землю поочеред ю к отдельной точке соединения конденсаторов каждой фазы. Таким образом, одновременно будет соединена с землей только одна из точек соединения. И если обмотка одной фазы генератора заземляется, то это не замедлит сказаться при первом же соединении средней точки конденсаторов с землей. При этом напряж ение перераспределится и соответствующее реле сработает.

Соответствующий этим требованиям „коммутатор состоит из трех неоновых ламп 5 и трех выпрямителей 10. Каждая лампа и выпрямитель соединены между собой последовательно и присоединены к конденсаторам. На каждой группе действует напряжение одной фазы трехфазной системы.

Как известно, амплитудные значения этих напряжений сдвинуты друг относительно друга на 120. Зажигание неоновых ламп происходит при напряжении,

равном, так называемому, потенциалу зажигания. Выпрямители пропускают ток только в одном полупериоде. Таким образом соединение с землей получается только в продолжение промежутка времени, равного или меньшего Va периода. Роль неоновых ламп и выпрямителей могут играть выпрямители с тлеющим разрядом.

Предмет изобретения.

Устройство для защиты электрических мащин и трансформаторов от замыканий на землю, отличающееа1 тем. что с концами обмотки защищаемого аппарата соединены обкладки двух конденсаторов, другие обкладки которых электрически соединены и заземлены, и параллельно с одним из конденсаторов или в заземляющий провод включен указательный прибор (например, ионное реле с фотоэлементом), приходящий в действие при перераспределении напряжений на конденсаторах в случаях замыкания обмотки на землю.

7Фиг ФИГ.Е

В

/V/X/ /X/y A/