Устройство для защиты статора электрической машины от замыканий на землю Советский патент 1982 года по МПК H02H7/06 

Изобретение относится к релейной защите и может быть использовано для за.щиты генератора от замыканий на землю обмоток статора.

Одним из перспективных видов защиты обмотки статора от замыканий на , особенно однофазных, является защита с использованием наложенных токов, позволяющая надежно обеспечить 100% защиту обмотки.

Известна схема защиты, содержащая трехфазный трансформатор напряжения, первичная обмотка которого подключена к выводам обмотки статора, а между землей и нулевой точкой первичной обмотки трансформатора напряжения включен источник постоянного напряжения tl.

Основные недостатки указанной схемы обусловлены требованиями техники безопасности. Именно при наличии в системе напряжения генераторного блока ряда измерительных трансформаторов напряжения (ТВ), необходимо, например, нейтрали всех их, кроме одного заземлить через конденсаторы, чтобы не допустить прохождения постоян.ного тока, при этом по условиям техники безопасности цепи защитных .

устройств должны быть шунтированы разрядниками и т .п.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для защиты с наложением переменного напряжения с частотой, отличной от рабочей, и вспомогательным источником переменного тока. В этом устройстве наложение произво10дится подачей напряжения через вторичную обмотку трехфазного трансформатора напряжения достаточной мощности, соединенного в разомкнутый треугольник, имеющего первичную обмотку,

15 соединенную в звезду с глухо заземленной нейтралью. Наложение переменного тока частотой 20 .Гц (т.е. подача его в первичную обмотку ТН) выполняется от вспсмогательного источника

20 переменного тока этой частоты. Для уменьмения влияния емкости фаз системы генераторного напряжения по отношению к земле, 1чунтируюрдих переходное активное сопротивление в месте

25 пробоя, измерительный орган устройства выполняется по схеме двух выпрямленных напряжений, .причем в условиях нормсШБной работы сравниваемые постоянные напряжения уравновег-швают30ся. В цепях подачи напряжения от источника питания на ТН и на входе одг ного из выпрямителей установлены фильтры, настроенные на частоту 20 Гц, и выходное реле t2i. Недостатком данного устройства .является его малая чувствительность что обусловлено сравнением рабочего ,и компенсационного сигналов после их выпрягдпения, сопровождающегося потерей фазы. Цель изобретения - повЕомение чувствительности устройства. Поставленная цель достигается тем, что устройство для защиты стато ра электрической машины от замыканий на землю, содержащее трансформатор напряжения, к первичной обмотке- коTopoVo подключен вспомогательный исгочник напряжения, а один вывод вторичной соединен с землей, измерительный трансформатор, реагирующий орган и резисторы, снабжено конденсатором, функциональным блоком и усилителем, включенным между вторичной обмоткой измерительного трансформатора и функциональным блоком, к выходу которого подсоединен реагирующий орган, при этом другой вывод вторичной обмотки трансформатора напряжения подключен через резистор к нейтрали статора и через последовательно соединенные второй резистор и конденсатор к земле, а первичная обмотка измерительного трансформатора включена между нейтралью статора и точкой соединения конденсатора с резистором, причем вспомогательный источник напряжения выполнен в виде генерато-. ра импульсов, а функциональный блок реализует обратно пропорциональную зависимость выходного сигнала от входного. На чертеже приведена принципиальная схема устройства. Устройство содержит трансформатор .1 напряжения, к первичной обмотке которого подключен генератор 2 импульсов, а вторичная через резистор 3 включена между землей и нейтральй статора 4 защищаемой электрической, машины, измерительный трансформатор 5 через резистор б подключен к резистору 3, к выходу трансформатора 5 подключены последовательно соединенные усилитель 7, функциональный блок 8 и реагирующий орган 9, например измерительный прибор, конденсатор 10 включен между точкой соединения первичной обмотки трансформатора 5 с .резистором б и землей. На чертеже также изображено сопротивление изоляции 11 и емкости 12 обмоток статора. . Функциональный блок 8 реализует обратно пропорциональную зависимость выходного сигнала от входного. Этот блок может быть либоцифровым, либо ан шей ся че 5 сле пря чер ную вл ,.ма в ра гд 20 25 но гд из гд ре ра 45 где 50 55 при де амп fn цио 5 т. логовым в зависимости от дальне обработки выходного сигнала. Устройство, в котором используетпринцип сравнения мгновенных знаий апериодических токов, работает дующим образом. Генератор 2 импульсов посылает моугольные импульсы напряжения ез, трансформатор 1 в его первич-обмотку. При этом если пренебречь янием первичной обмотки трансфор т ора 5 , напряжение на резисторе 3 абочей цепи выразится величиной, считанной по формуле ) и - напряжение в прямоугольном импульсе на вторичной обмотке трансформатора 1; R - сопротивление.изоляции; t - длительность импульса; т -. период слея ования импульсов. Период следования импульсов можзаписать следующим выражением 4 , С - емкость изоляции обмотки статора на землю.. При условии КЪ « R получим выражения (1) .)( Т . С другойстороны напряжение на исторе 6компенсационной цепи но i Укь-и-е . То Rfe Cw . Напряжение в точках а и б будет (, ) УСЛОВИИ R-b-O Rfe-Cjo (4) На выходе трансформатора 5 и вхоусилителя получаем напряжение, литуда которого обратИо пропорнальна сопротивлению изоляции. Как видно из выражения (4), .М-: Cjfi. , Rb . если. Например, fii - , то

С

что облегчает вьтолнение

и

То

и уменьшает габариты конденсатора 10 Длительность импульса t может быть намного меньше периода следования импульсов Т. Правда, при этом умень шается величина выходного сигнала, но это и компенсировано использованием усилителя на выходе схемы. Зато малая длительность импульса позволяет выполнить всю схему на маломощных устройствах, что уменьшает ее габариты и увеличивает надежность и чувствительность. Это является ощутимым преимуществом предлагаемой схемы по сравнению с известными, в которых по низковольтным цепям все время 1ДОЛЖНЫ протекать синусоидальные TO-ки в десятки ампер. того, подключение к схема функционального блока дает возможность не только измерять сопротивление изоляции обмотки статора, но и получать информацию о ее состоянии. Информация от предлагаемой схемы,может быть использована в подсистеме диагностики АСУ ijC, например, ,с выводом на табло дисплея дежурного инженера электростанции.

Формула изобретения

Устройство для защиты статора электрической машины от замыканий на землю, содержащее трансформатор напряжения, к первичной обмотке ко;торого подключен вспомогательный

источник напряжения, а один вывод вторичной соединен с землей, измери тельный трансформатор, реагирующий орган и резисторы, о, т л и ч а юЩ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности, оно снабжено конденсатором, функциональным блоком и усилителем, включенным между вторичной обмоткой измерительного трансформатора и функциональным блоком, к выходу которого подсоединен .реагирующий орган, при этом другой Ш:1вод вторичной обмотки трансформатора напряжения подключен через резистор к нейтрали статора и через

5 последовательно соединенные второй резистор и конденсатор к земле, а первичная обмотка измерительного трансформатора включена между нейтралью статора и точкой соединения

0 конденсатора с резистором, причем вспомогательный источник напряжения выполнен в виде генератора импульсов, а функциональный блок реализует обратно пропорциональную зависимость

5, выходного сигнала от входного

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Федосеев А. М. Релейная защи01та электрических систем. М., Энергия, 1976, с. 388.

2.Knutter Е. F., Nimes К. Neuartiger Stdnder-erdschlusschutz fUr Hochspannungsraaschinen.- Siemens5 Zeitscrift, 1972, 2, S. 909-911 (прототип).