1
Изобретение относится к устройствам защиты и автоматики электроэнергетических устройств, а именно к устройствам защиты обмоток статора электрических мащин, особенно ге1яераторов, от замыканий на землю с использованием наложенных токов.
Известно устройство для защиты обмотки статора, реагирующее на напряжение третьей гармоники, содержащее трехфазный трансформатор, частотный фильтр и исполнительный орган 1.
Устройство имеет зону нечувствительности, замыкания в которой не воспринимаются.
Известно также устройство, позволяющее обеспечить защиту обмотки статора, которое содержит источник тока с частотой, отличной от номинальной частоты сети, два частотных фильтра, измерительный однофазный трансформатор и трехфазный трансформатор, подключенный к выводам обмотки статора. Работа устройства основана на контроле уровня наложенного тока. В измерительном органе сравниваются выпрямленные значения напряжения наложенного тока с напряжением, пропорциональным наложенному току 2.
Недостатком данного устройства защиты является его малая чувствительность, что обусловлено сравнением рабочего и компенсационного сигналов после их выпрямления, вследствие чего не учитываются фазовые
5. соотношения сигналов.
Кроме того при наличии в системе напряжения генераторного блока ряда измерительных трансформаторов напряжения (ТН) необходимо нейтрали всех их, кроме
10 одного, заземлить через конденсаторы, чтобы не допустить прохождения постоянного тока, при этом по условиям техники безопасности цепи защитных устройств должны быть шунтированы разрядниками и т.п.
Цель изобретения - повышение чувст5 Бительности устройства.
Указанная цель достигается тем, что в устройство для зашиты обмотки статора электрической машины от замыкания на землю, содержащее однофазный измернтель20 ный трансформатор с двумя основными обмотками, трехфазный трансформатор напряжения, первичная обмотка которого соединена в звезду и подключена к выводам обмотки статора, а вторичная - в разомкнутый треугольник и подключена к первой основной обмотке указанного однофазного измерительного трансформатора, источник переменного тока с частотой, отличной от номинальной частоты сети, выход которого подключен ко входу первого частотного фильтра, второй частотный фильтр и исполнительный орган, введен переменный конденсатор, а однофазный измерительный трансформатор дополнен тремя обмотками, причем первая из них подключена к переменному конденсатору, вторая - к выходу первого частотного фильтра, а третья дополнительная и вторая основная обмотки включены встречно и подключены через второй частотный фильтр к исполнительному органу. На чертеже приведена схема устройстПервичная обмотка 1 трехфазного трансформатора напряжения 2 соединена в звезду с глухо заземленной нейтралью и подключена к выводам обмотки статора генератора 3. Вторичная обмотка 4 трансформатора 2, соединенная в разомкнутый треугольник, подключена к обмотке 5 однофазного измерительного трансформатора 6. Обмотка 7 трансформатора 6 подключена к переменному конденсатору 8. Обмотки 9 и 10 трансформатора 6 через частотный фильтр 11 подключены к исполнительному органу 12. Источник 13 переменного тока с частотой, отличной от номинальной, через частотный фильтр 4 подключен к обмотке 15 трансформатора 6. Устройство работает следующим образом. В нормальном режиме, когда сопротивление изоляции обмотки статора велико, емкость конденсатора 8 подбирается так, чтобы на выходе трансформатора 6 (на входе фильтра 11) разность напряжений обмоток 9 и 10 была равна нулю. При наличии однофазного замыкания на землю через сопротивление изоляции обмотки статора амплитуда и фаза тока в обмотках 1, 4 и 5 изменяется и на входе фильтра 11 и, соответственно, исполнительного органа 12 возникает напряжение небаланса. Если пренебречь рассеянием обмоток трансформаторов и сопротивлением ветвей намагничивания, то ток небаланса выразится формулой -т . (1) и -ток в обмотке 5; где - ток в обмотке 7, приведенное значение; -сопротивление изоляции обмоток статора; с-- -емкостное сопротивление изо ляции (обмоток статора); е - ЭДС в обмотках 5 и 7 от источника 13. При выводе формулы (1) учтено, что приведенное емкостное сопротивление конденсатора 8 равно сопротивлению измеряемой цепи, так как оно подбиралось до того, как произошло замыкание на землю. Из формулы (1) видно, что ток небаланса и, следовательно, входное напряжение на исполнительном органе 12 обратно пропорционален сопротивлению изоляции и не зависит от емкостного сопротивления изоляции. Это и является основным преимуществом устройства. Физически оно возникло за счет того, что сравнение рабочего и компенсационного токов производится не только по амплитуде, но и по фазе, в то время, как в известных устройствах с наложением переменного тока сравнение токов производится после их выпрямления, т.е. фактически сравниваются их действующие значения. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить чувствительность защиты за счет сохранения информации о фазе сравниваемых сигналов. Формула изобретения Устройство для защиты обмотки статора электрической машины от замыкания на землю, содержащее однофазный измерительный трансформатор с двумя основными обмотками, трехфазный трансформатор напряжения, первичная обмотка которого соединена в звезду и подключена к выводам обмотки статора, а вторичная - в разомкнутый треугольник и подключена к первой основной обмотке указанного однофазного измерительного трансформатора, источник переменного тока с частотой, отличной от номинальной частоты сети, выход которого подключен к входу первого частотного фильтра, второй частотный фильтр и исполнительный орган, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности, в него введен переменный конденсатор, а однофазный измерительный трансформатор дополнен тремя обмотками, причем первая из них подключена к переменному конденсатору, вторая - к выходу первого частотного фильтра, а третья дополнительная и вторая основная обмотки включены встречно и подключены через второй частотный фильтр к исполнительному органу. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Федосеев А. М. Релейная защита электрических систем. М., «Энергия, 1976 рис. 8-17. 2.Там же, рис. 8-16.
