Устройство для защиты электрических машин и трансформаторов от замыканий на землю

ОПИСЯНИЕ устройства для защиты электрических машин и трансформаторов от замыканий на землю. К авторскому свидетельству Л. И, Гутенмахера, заявленному 7 января 1936 года (спр. о перв.183927). О выдаче авторского свидетельства опубликовано 31 августа 1936 года.Замыкания на землю являются наи, более 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 замыканиетого или другого вида. Поэтому защитаот замыкания на землю является наиболее ответственным и неотъемлемымэлементом защиты генераторов.Все известные устройства для защиты от замыкания на корпус основанына протекании тока замыкания на землю в момент повреждения. Для увеличения чувствительности и надежностизащиты приходится допускать токи, которые приводят часто к разрушению изоляции и разрушению железа генератора,Предлагаемое устройство основанона другом принципе и имеет цельюустранить указанный недостаток известных устройств.На чертеже фиг. 1 - 3 изображаютразличные схемы предлагаемого устройства,В устройстве по фиг. 1 к двум концам обмотки 7 защищаемого генератораприсоединены конденсаторы 2 и 3, соединенные между собой последовательно. Средняя точка между ними заземлена, Емкости конденсаторов 2 и 3 взятыразличными по величине. Пусть, например, емкость конденсатора 2 в двадцать раз больше емкости конденсатора 3. Напряжение Е 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 3. 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 б, 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 и 8 вне генератора. В рассмотренном примере замыкание на землю провода 7 и пятипроцентов витков с этой же стороны неприводит к выключению.Таким образом необходимо только,чтобы замыкание провода 8 на землютакже не вызывало выключения генератора. Для этой цели можно параллельноконденсатору 3 приключить другую ионную лампу, При замыкании на землюпровода 8 напряжение на конденсаторе3 падает до нуля и поэтому неоноваялампа потухнет, а фотореле, соединенное с этой дополнительной лампой, может произвести блокировку и не допустить выключения генератора,В обычных условиях применяютсятрехфазные генераторы и трансформаторы. Для защиты трехфазных машинот замыкания на корпус предлагаетсясхема, представленная на фиг. 2,Конденсатор 2 значительно превышает своей емкостью емкость конденсаторов 3 и 3". Поэтому линейное напряжение 11 - 111 распределяется между конденсаторами 2 и 3" так, что большаячасть напряжения приходится на конден.атор 3", а на конденсатор 2 приходится только небольшая часть всего напряжения. Линейное напряжение 1 - 11 такимже образом распределяется между темже конденсатором 2 и конденсатором 3.Благодаря тому, что емкость конденсатора 2 значительно больше емкости конденсатора 3, на конденсаторе 2 приходится только небольшая часть линейногонапряжения 1 - 11. К конденсатору 2 присоединена ионная лампа 5, потенциалзажигания которой больше этой частинапряжения.При замыкании обмоток любой изфаз генератора на землю напряженияна конденсаторах перераспределяются.Напряжение на конденсаторе 2 во всехслучаях увеличивается за исключением случая замыкания на землю небольшой частивитков обмотки П вблизи места соединения этой обмотки с конденсатором 2.При увеличении напряжения на конденсаторе 2 ионная лампа 5 зажигаетсяи ее свет действует на фотореле б, которое с помощью промежуточного релепроизводит выключение генератора идает 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 одновре. менно 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;о 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 напряжение перераспределится и соответствующее реле сработает.Соответствующий этим требованиям коммутатор" состоит из трех неоновых ламп 5 и трех выпрямителей 1 О. 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 за-жигания. Выпрямители пропускают ток только в одном полупериоде. Таким образом соединение с землей получается только в продолжение промежутка времени, равного или меньшего /, периода, Роль неоновых ламп и выпрямителей могут играть выпрямители с тлеющим разрядом.П редмет изо 6 ретени я.Устройство для защиты электрических машин и трансформаторов от замыканий на землю, отлвчающееса тем, что с концами обмотки защищаемого аппарата соединены обкладкидвух конденсаторов, другие обкладки которых электрически соединены и заземлены, к 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.с