Устройство для релейной защиты от увеличения проводимости изоляции и замыканий на землю обмотки статора блочного генератора

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 51)5 Н 02 Н 7/06 НИЯ я кзлек защите я пров изоляц посред ой-дист мыкани тротехниблочного одимости ии обмотственным ллятом и й на земдля защиты блочения сопротивлетора, содержащее ния, подключенГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Ленин градский политехнический институт им. М. И. Калинина(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ ОТ УВЕЛИЧЕНИЯ ПРОВОДИМОСТИ ИЗОЛЯЦИИ И ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ ОБМОТКИ СТАТОРА БЛОЧНОГО ГЕНЕРАТОРА(57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к релейной защите блочного генератора. Цель изобретения - расширение диапазона точного контроля проводимости изоляции. Напряжение постоянного тока от источника 9 через нейтраль трансИзобретение относитс ке, а именно к релейной генератора от увеличени(снижения сопротивления) ки статора, генератора с не охлаждением обмоток вод к защите от однофазных за лю,Известно устройство ного генератора от сниж ния изоляции обмотки ста трансформатор напряже,.Ы 2, 1723619 форматора напряжения 3 прикладывается к статору генератора 1. Напряжение от преобразователя ток-напряжение 11 поступает на первые входы первого и второго сумматоров 12 и 17 и на первый вход исполнительного органа 26. Напряжение с преобразователя 10 напряжения в напряжение 10 подается на вторЬй вход первого сумматора 12. Напряжение с выхода первого сумматора 12 подается на компаратор 16, аналогичный ключ 15 и вход первого усилителя 13. Выход второго сумматора соединен с аналоговым коммутатором 15 и вторым усилителем 14, В делительном блоке 23 под действием выходного сигнала первого 13 и второго 14 усилителей вычисляется напря- щ жение, пропорциональное проводимости изоляции. В исполнительном органе 26 с помощью компараторов 28 и 29 производится сравнение сигнала, пропорционального проводимости изоляции с уставками на Б сигнализацию и отклонение генератора. 1 ил. ныи к обмотке статора, конденсатор, включенный между нейтралью первичной обмотки трансформатора напряжения и землей, источник накладываемого постоянного напряжения, .подсоединенный одним полюсом к нейтрали первичной обмотки трансформатора напряжения, а другим через преобразователь тока в напряжение - к земле, датчик полной проводимости охлаждающей жидкости-дистиллята, сумматор с подключенным на его выходе исполнительным органом. В устройстве с помощью одконтролируемой цепи. Выделение из этого игнала напряжения, пропорционального олько проводимости изоляции, осуществяется на выходе третьего сумматора с использованием напряжения, пропорционального полной проводимости системы охлаждения . Упомянутое напряжение формируется на выходе второго сумматора с использованием сигналов с двух датчиков удельной проводимости дистиллята, установленных соответственно на входе и выходе системы охлаждения генератора .Недостатками известного устройства являются узкий диапазон точного контроля проводимости изоляции и низкая надежность функционирования в переходных режимах замыкания на землю через перемещающуюся дугу,Низкая надежность функционирования устройства в переходных режимах выражается в его отказе из-за "запирания" источника накладываемого напряжения. Последнее происходит при совпадении полярности перенапряжений на разделительном конденсаторе с полярностью источника накладываемого напряжения,Надежность функционирования в переходных режимах повышена и частично расширен диапазон точного контроля за счет уменьшения погрешности делительного блока в наиболее близком к изобретению по .технической сущности устройстве для релейной защиты от увеличения проводимости изоляции и замыканий на землю обмотки статора блочного генератора, содержащем измерительный трансформатор напряжения, подсоединенный к выводам обмотки статора, конденсатор, включенный между нейтралью первичной обмотки измерительного трансформатора напряжения и землей, источник накладываемого напряжения, подсоединенный одним полюсом к нейтрали первичной обмотки трансформатора напряжения, а другим - через преобразователь тока в напряжение к земле, первый и второй сумматоры, один и другой входы первого сумматора подключены соответственно к выходам преобразователей тока в напряжение и напряжения в напряжение, входы последнего подключены параллельно источнику накладываемого напряжения, выходы первого и второго сумматоров соединены соответственно с Одними входами первого и второго усилителей с дискретно- управляемыми коэффициентами передачи непосредственно, а с их другими входами через одну и другую контактную группы аналогового ключа, компаратор, информационный вход которого подключен к выходу первого сумматора, а выход - ко входу упного блока нелинейности формируется напряжение, пропорциональное полной про- сводимости контролируемой цепи, равнойсумме проводимости изоляции статора и лполной проводимости охлаждающей жидкости-дистиллята, с помощью другого блоканелинейности формируется напряжение,пропорциональное полной проводимостидистиллята. Выделение рабочего сигнала,пропорционального только проводимости 10изоляции обмотки статора осуществляетсясумматором,Непосредственный контроль проводимости изоляции позволил исключить основной недостаток устройств без однозначной 15отстройки от проводимости дистиллята -ложное срабатывание защиты при ухудшении качества дистиллята.Уменьшение влияния нестабильностинапряжения источника накладываемого напряжения на величину формируемого рабочего сигнала снижает точность устройствапри отклонениях напряжения источника отего номинального значения.Низкая точность определения полной. 25проводимости дистиллята системы охлаждения в конечном итоге обуславливает невысокую точность контроля проводимостиизоляции.Известно устройство для релейной защиты блока генератор-трансформатор отувеличения проводимости, содержащее измерительный трансформатор напряжения,подключенный к выводам обмотки статора, 35конденсатор, включенный между нейтралью первичной обмотки измерительноготрансформатора напряжения и землей, источник накладываемого постоянного напряжения, подсоединенный одним полюсом к 40нейтрали первичной обмотки трансформатора напряжения, а другим через преобразователь тока в напряжение - к земле,первый сумматор и делительный блок, однивходы которых подключены к выходу преобразователя тока в напряжение, другой входпервого сумматора подключен к выходупреобразователя напряжения в напряжение, входы которого подключены параллельно источнику накладываемого 50постоянного напряжения, второй сумматори исполнительный элемент с двумя выходами,В устройстве на выходе делительногоблока, реализованного на основе аналоговаго перемножителя сигналов, включенногов обратную связь операционного усилителя,под действием выходных сигналов первогосумматора и преобразователя тока в напряжение формируется сигнал, пропорциональный суммарной проводимостиравления аналогового ключа, делительный блок, один вход которого соединен с выходом первого усилителя, исполнительный орган, один вход которого подключен к выходу преобразователя тока в напряжение,В устройстве на выходе делительного блока под действием сигналов первого сумматора, прошедшего через первый усилитель с дискретно-управляемым коэффициентом передачи и преобразователя тока в напряжение формируется сигнал, пропорциональный суммарной проводимости контролируемой цепи. Рабочий сигнал, пропорциональный проводимости изоляции, выделяется на выходе второго сумматора с использованием напряжения, пропорционального полной проводимости системы охлаждения. Последнее формируется на выходе второго сумматора с использованием информации об удельной проводимости дистиллята, получаемой с помощью двух датчиков-кондуктометров, устанавливаемых на входе и выходе системы охлаждения генератора.Недостатком известного устройства является узкий диапазон точного контроля непосредственно проводимости изоляции, что обусловлено невысокой точностью определения проводимости системы охлаждения.Цель изобретения - расширение диапазона точного контроля проводимости изоляции.Это достигается тем, что в предлагаемое устройство дополнительно введены первый и второй безразрывные преобразователи постоянного тока в напряжение, первичные трансформаторные датчики которых насажены соответственно на патрубки подвода и отвода дистиллята системы охлаждения генератора. Кроме того, выходы вновь введенных первого и второго безразрывных преобразователей постоянного тока в напряжение подсоединены к одному и другому входам второго сумматора, к третьему входу которого подключен выход преобразователя тока в напряжение, выход второго усилителя с дискретно-управляемым коэффициентом передачи соединен с другим входом делительного блока, а с выходом делительного блока соединен другой вход исполнительного органа.На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.Она содержит блочный трансформатор 1, обмотку статора 2, измерительный трансформатор 3 напряжения, подключенный к выводам обмотки статора, включенный между нейтралью первичной обмотки измерительного трансформатора и землей, конденсатор 4 проводимости 5 обмотки статорагде 6 = 1/(Р 1+ Р 2) проводимость, представляющая собой величину, Обратную сумме внутреннего сопротивления преобразова теля 9 тока (Р 1) и активного сопротивленияобмоток трансформатора 3 (Р 2).В формуле не учтено активное сопротивление обмоток статора генератора вследствие его малости50 6 о=ботв+бподв полнаЯ пРовоДимостьсистемы охлаждения;6 = 6 и + 6 о - суммарная проводимостьконтролируемой цепи,Ток 1 в контролируемой цепи представ ляет собой сумму токов утечки через изоляцию 1 и дистиллят системы охлаждения 1 охл(2) 1 = 1 иэ + 1 охл и системы 6 охлаждения, состоящей из проводимости 7 системы подвода и проводимости 8 системы отвода дистиллята, источник9 накладываемого постоянного напряжения, при 5 соединенный через преобразователь 10 напрягния в напряжение и преобразователь 11тока в напряжение к первому сумматору 12,Кроме того, устройство содержит первый 13 и второй 14 усилители с дискретно 10 управляемыми коэффициентами передачи,схему управления которых составляют аналоговый ключ 15 и компаратор 16, второйсумматор 17, к одному и другому входу которого подключены первый 18 и второй 1915 безразрывные преобразователи постоянного тока в напряжение, каждый из которыхсодержит первичный трансформаторныйдатчик 20, формирователь 21 частотно-широтно импульсных модулированных сигна 20 лов и фильтр 22 низкой частоты,делительный блок 23, выполненный на базеаналогового перемножителя 24 сигналов,включенного в цепь обратной связи операционного усилителя 25, исполнительный ор 25 ган 26, включающий первый 27, второй 28,третий 29 компараторы, первый 30, второй31 логические элементы ИЛИ.Устройство работает следующим образом,30 Под действием напряжения 0 источника 9 в контролируемой цепи, образованнойпроводимостями 5 изоляции (6 и). и системыохлаждения 6 (6 О), слагаемой из проводимостей 7 и 8 (6 лодв, 6 отв) систем подвода и35 отвода дистиллята, обмотками 2 статора генератора и измерительного трансформатора 3, протекает ток1723619 Из выражения (1) можно определить часть напряжения источника О, прикладываемого к суммарной проводимости контролируемой цепи (или то же самое, к проводимостям изоляции и системы охлаж дения) 10Определив из (2) 1 из через 1 и 1 охл и учитывая, что 6 из = 1 изИиз, получим алгоритм вычисления проводимости изоляции в устройстве: 15 1 изиз - О 6 - 1 из Огиз оомируисли 1 охл1 Озн Мзн хл = 1 подв + 1 отв,= Кпер /Кпер(2) Выбор того или иного коэффициентаосуществляется автоматически с помощью аналогового ключа 15 и компаратора 16. Ус тановка в схеме соответствующего коэффициента зависит от уровня сигнала напряжения на выходе первого сумматора 12; если этот сигнал выше некоторой величины Ознкоторая обеспечивает работу 0 делительного блока 23 с приемлемой точно. стью, то общий коэфФициент передачи знаменателями Мзн, в случае когда(1),напряжение Озн станет меньше Озн, топоркомпаратор изменит свое состояние и по даст сигнал управления на аналоговый ключ15. Тот замкнет контакт и изменит (уменьшит) величину предвключен ного сопротивления усилителя 13, тем самым устанавливает коэффициент передачи Кпер КперОдновременно и аналогичным(4)В схеме устройства напряжение, пропорциональное проводимости изоляции,формируется следующим образом,Напряжение О источника и ток 1 в контролируемой цепи, пройдя соответствующиепреобразователи 10 и 11, поступает на входы 2первого сумматора 12, на выходе которогоформируется напряжение, пропорциональное знаменателю в выражении (4).Преобразователи 18 и 19 постоятока в напряжение и сумматор 17 форют напряжение, пропорциональное чтелю в выражении (4),Каждый из постоянных токов утечки. поде и 1,тв через систему подвода и отводадистиллята, сумма которых представляет 3собой полный ток утечки через систему охлаждения и одма гн ич и вает первичные трансформаторные датчики 20, вследствие чего на выходе формирователя 21 скважность сигналов прямоугольной формы будет изменяться пропорционально подмагничивающему току, Поэтому среднее значение (постоянная составляющая) модулированных сигналов будет тоже прямо пропорциональна постоянному току подмагничивания,Следовательно, на выходах фильтров низкой частоты 22, являющихся выходами преобразователей 18 и 19, сигналы напряжений пропорциональны токам утечки 1 подв и 1 отв через систему подвода и отвода дис- тиллята где К,р - коэффициент преобразователей, определяемый параметрами цепи положительной и отрицательной обратной связи операционного усилителя 21 и постоянной времени фильтра 22,Сумматор 17 производит вычитание из сигнала преобразователя 11 тока в напряжение суммы выходных сигналов преобразователей 18 и 19. В итоге, на вход числителя делительного блока 23 поступает сигнал, пропорциональный числителю алгоритма (4),В делительном блоке 23 под действием выходного сигнала первого 13 и второго 14 усилителей вычисляется напряжение, пропорциональное проводимости изоляции 6 и. Следует отметить, что усилитель 13 может иметь два Фиксированных коэффициента(1) передачи: К( пер и К( пер К (пер) К( пер, такие что общий коэффициент передачи знаменателя может принимать также два значения М)зн и М )зн, МзнМзн, Сле(1) (2), (2) (1) довательно, выражение (4) в схеме реализуется с помощью алгоритма (5), в котором все реальные величины заменены пропорциональными им напряжениями;10 1723619 40 50 55 образом с помощью второй контактной группы аналогового ключа 15 происходит усилие в Кпер /Кпер (Мзн /Мзн Разсиг(2) (1) (2) (1)нала на выходе усилителя 14,Это необходимо для сохранения неизменным масштаба 5 проводимости Мв в устройстве.В исполнительном органе 26 с помощью компараторов 28 и 29 производится сравнение сигнала, пропорционального (зи с уставками на сигнализацию Осигн и отключение 10 Ооткл генератора, К выходу делительного блока 23 возможно подключение цифровых измерительных приборов для постоянного визуального контроля проводимости изоляции. 15Формула изобретения Устройство для релейной защиты от увеличения проводимости изоляции и замыканий на землю обмотки статора блочного 20 генератора, содержащее измерительный трансформатор напряжения, предназначенный для подсоединения к выводам об-. мотки статора, конденсатор, включенный между нейтралью первичной обмотки изме рительного трансформатора напряжения и клеммой для соединения с землей, источник накладываемого постоянного напряжения, подсоединенный одним полюсом к нейтрали первичной обмотки трансформатора на пряжения, а другим через преобразователь тока в напряжение - к клемме для соединения с землей, первый и второй сумматоры, первый и второй входы первого сумматора подключены соответственно к выходам пре образователей тока в напряжение и напряжения в напряжение, входы последнего подключены параллельно источнику накладываемого напряжения, выходы первого и второго сумматоров соединены соответственно с первыми входами первого и второго усилителей с дискретно-управляемыми коэффициентами передачи непосредственно, с их вторыми входами через первую и вторую контактную группы аналогового ключа, компаратор, информационный вход которого подсоединен к выходу первого сумматора, а выход - к входу управления аналогового ключа,делительный блок, первый вход которого соединен с выходом первого усилителя с дискретно-управляемым коэффициентом, исполнительный орган, один вход которого подключен к выходу преобразователя тока в напряжение, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона точного контроля проводимости изоляции, в него дополнительно введены первый и второй безразрывные преобразователи постоянного тока в напряжение, первичн ые трансформаторные датчики которых насажены соответственно на патрубки подвода и отвода дистиллята системы охлаждения генератора, при этом выходы вновь введенных первого и второго безразрывных преобразователей постояцного тока в напряжение подсоединены к первому и второму входам второго сумматора, к третьему входу которого подключен выход преобразователя тока в напряжение, выход второго усилителя с дискретно-управляемым коэффициентом передачи соединен с вторым входом делительного блока, а с выходом делительного блока соединен другой вход исполнительного органа.1723619 18 4 5 ректор М.Шарош едактор Л одная Тираж Подписное осударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Сос Тех тель С.ЕвдокимМ.Моргентал