Способ защиты от межвитковых замыканий в обмотках трехфазных электрических машин Советский патент 1982 года по МПК H02H7/08 G01R31/06 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к защите электрических систв от нарушений нормальных рабочих режимов из-за межвитковых замыканий в обмотках трехфазных электрических машин в процессе эксплуатации и , в предэксплуатационный период.

Известен способ защиты электрических сетей от токов короткого замыкания, основанный на сравнении двух электрических величин, заключаихцийся в выделении информации о величине тока в электрической сети и сравнении ее с максимально допустиь« й величиной тока в сети, задаваемого уставкой 1.

Недостатком этого способа является невозможность определения наличия межвиткового замыкания в электрической машине, например трехфазном генераторе или двигателе, и отключения этого элемента от электрической сети при превышении допустимого значения в процессе работы.

Известен также способ защиты электрических систем от межвиткового згшыкания в обмотках трехфазныхэлектрических машин, при котором в контролируемые обмотки подают оперативный сигнал трехфазного тока повышенной частоты и периодически рабочее напряжение , измеряют токи оперативного сигнала и отключают электрическую машину в случае превы- шении оперативным сигналом допустимых значений 2.

Недостатками способа являются проверка состояния изоляции обмоток

10 электрической машины с помощью трехфазного оперативного сигнала повышенной частоты, что, с одной стороны, понижает надежность функционирования способа защиты из-за слож15ности создания такого трехфазного оперативного снгнала и обеспечения развязки : между источниками оперативного сигнала и рабочего напряжения сети, а также сравнительно низ20кая точность и селективность выделения дефектной обмотки.

Цель изобретения - повышение селективности и чувствительности в случае защиты нескольких электричес25ких машин.

Указанная цель достигается тем, что в способе защиты от межвитковых замыканий в обмотках трехфазных электрических машин, основанном на .наложении оперативного напряжения

повышенной частоты на все фазы электрической сети/измерении и срав нении с уставкой тока повышенной частоты в фазах и формировании сигнала защиты в случае превышения этим током уставки, дополнительно между искусственной нулевой точкой электрической сети и нулевыми точками обмоток электрических машин поочередно накладывают оперативное напря,жение повышенной частоты, которое берут однофазным, одновременно для каждой электрической машины фиксируют общий ток и токи повышенной частоты в фазах, сравнивают их с допустимыми и в случае превышения соответствующего допустимого уровня формируют сигнал защиты.

Достижение поставленной цели в чисти селективности основывается на том, что для оперативного сигнала в каждый момент времени оказывается подключенной только одна из контролируемых электрических машин,-а в части повышения точности - на том, что, во-первых, не трудно показать, что в измерительной трехфазной системе величина чувствительности меньше, чем при однофазном оперативном сигнале, во-вторых, тем, что в однофазной системе нет ограничений на выбор частоты оперативного сигнала, и поэтому величина тока через контролируемые обмотки может быть приведена в диапазон, наиболее удобныйдля измерения.

На чертеже представлена-функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Устройство содержит однофазный генератор 1 напряжения переменного тока, коммутаторы 2 и 3, блок 4 уставок, блок 5 управления, датчики 6 - 9 тока оперативного сигнала, индикаторы 10 - 12, формирователь 13 искусственной нулевой точки, причем один вывод генератора 1 через формирователь 13 и подсоединенные к его выходам датчики 6-8 тока подсоединен ко всем фазам электрической системы, а другой вывод генератора

1через датчик 9 тока - параллельно ко всем входам коммутатора 2, каждый выход которого подключен к нулевой точке соответствукдаей электрической машины 14-16.

Выходы датчиков 6 - 8 тока соединены с входами индикаторов Ю - 12, а выход датчика 9 тока подключен ко всем входам коммутатора 3, каждый выход которого соединен с соответствующим блока 4 уставок, выходы которого являются командными выходами, подключенными к исполнительным отключающим устройствам 17 и 18, управляемые входы коммутаторов

2и 3 соединены с соответствующим выходом блока 5 управления.

Устройство работает следующим образом.

При подаче оперативного сигнала в контролируемую систему поочередно по сигналам с блока 5 управления замыкаются сбответствукндйе ключи коммутаторов 2 и 3, подключая ко второму выводу генератора 1 нулевую точку .контролируемой в данный момент электрической машины, а к выходу датчика 9 тока - соответствующую этой электрической машине уставку в блоке 4 уставок. В случае отсутствия межвиткового замыкания в обмотках контролируемой электрической машины показания величин токов на индикаторах 10 - 12 равны между собой (в пределах допуска), а сигнал (команда) на соответствующем выходе блока 4 уставок отсутствуетj В случае неравенства показаний токов на индикаторах 10 - 12, (с выходов датчиков б -I 8 тока) и одновременном превышении сигнала с выхода .датчика 9 тока соответствующей уставки в блоке 4 уставок на выходе блока 4 уставок появляется сигнал (команда на отключение соответствукяцей электрической машины от электрической сети системы. Если на индикаторах 10 - 12 показания различны, но сигнал (команда) на блока 4 уставок отсутствует, то информация с индикаторов 10 - 12 может использоваться в качестве диагностической, характеризующей соотношение величин импендансов обмоток и их изменение во времени, что может использоваться при прогнозировании остаточного ресурсаэлектрической машины.

После проведения полного цикла проверки всех электрических машин начинается новый цикл проверки.

Следует заметить, что вместо обегающего контроля в целях повышения быстродействия защиты можно применять и параллельное снятие информации о состоянии каждой машины, однако это требует увеличения количества датчиков тока в число раз, соответствующее количеству контролируемых машин, что возможно и целесообразно только в случае контроля малого количества либо очень дорогих электрических машин.

Технико-экономический эффект изобретения заключается в уменьшении временных затрат на поиск места неисправности, повышении ремонтоспособности и оперативности управления энергосистемой, упрощении реализации источника оперативного напряжения, а также введении в згцциту элемента прогнозирования остаточного ресурса электрических машин в процессе их эксплуатации.

Формула изобретения

Способ защиты от межвитковых замыканий в обмотках трехфазных электрических машин, основанный на наложении оперативного напряжения повышейной частоты на все фазы электрической сети, измерении и сравнении с уставкой тока повышенной частоты в фазах и формировании сигнёша эащиты в случае превышения этим током уставки, отличающийся тем, что, с целью повышения селективности и чувствительности в случа защиты нескольких электрических машин, дополнительно между искусственной нулевой точкой электрической сети и нулевыми точками обмоток электрических машин поочередно накладывают оперативное напряжение повышенной частоты, которое берут однофазным, одновременно для каждой электрической машины фиксируют общий ток и токи повьЕиенной частоты в фазах, сравинвают их с допустимьми и в случае превышения соответствующего допустимого уровня формируют сигнал защиты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Федосеев A.M. Релейнйя защита электрических систем. М.,Энергия 1976, с. 52 - 59, 495 - 436.

2.Авторское свидетельство СССР 458782, кл. G 01 R 31/06, 1972.

5

«M

Ч ---HF