SU955323A1 - Device for protecting electric machine stator winding against grounding - Google Patents

Description

1one

Изобретение относитс  к устройствам защиты и автоматики электроэнергетических устройств, а именно к устройствам защиты обмоток статора электрических мащин, особенно ге1 ераторов, от замыканий на землю с использованием наложенных токов.The invention relates to devices for the protection and automation of electric power devices, in particular, to devices for protecting the stator windings of electric machines, especially headers, from earth faults using superimposed currents.

Известно устройство дл  защиты обмотки статора, реагирующее на напр жение третьей гармоники, содержащее трехфазный трансформатор, частотный фильтр и исполнительный орган 1.A device for protection of a stator winding that reacts to a third-harmonic voltage, containing a three-phase transformer, a frequency filter and an actuator 1, is known.

Устройство имеет зону нечувствительности , замыкани  в которой не воспринимаютс .The device has a dead zone, closures in which are not perceived.

Известно также устройство, позвол ющее 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 уровн  наложенного тока. В измерительном органе сравниваютс  выпр мленные значени  напр жени  наложенного тока с напр жением, пропорциональным наложенному току 2.It is also known a device that permits protection of a stator winding, which contains a current source with a frequency other than the nominal frequency of the network, two frequency filters, a measuring single-phase transformer and a three-phase transformer connected to the stator winding terminals. The operation of the device is based on monitoring the level of the applied current. The rectified values of the applied voltage are compared in the measuring organ with a voltage proportional to the applied current 2.

Недостатком данного устройства защиты  вл етс  его мала  чувствительность, что обусловлено сравнением рабочего и компенсационного сигналов после их выпр млени , вследствие чего не учитываютс  фазовыеThe disadvantage of this protection device is its low sensitivity, which is due to the comparison of the working and compensation signals after they are rectified, as a result of which phase signals are not taken into account.

5. соотношени  сигналов.5. signal ratios.

Кроме того при наличии в системе напр жени  генераторного блока р да измерительных трансформаторов напр жени  (ТН) необходимо нейтрали всех их, кромеIn addition, if there are a number of measuring voltage transformers (TN) in the voltage generator unit, all of them must be neutral except

10 одного, заземлить через конденсаторы, чтобы не допустить прохождени  посто нного тока, при этом по услови м техники безопасности цепи защитных устройств должны быть шунтированы разр дниками и т.п.10 one, ground through the capacitors to prevent the passage of direct current, while under the conditions of safety the circuit of protective devices must be shunted by arresters, etc.

Цель изобретени  - повышение чувст5 Бительности устройства.The purpose of the invention is to increase the feeling of the device.

Claims (2)

Указанна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  зашиты обмотки статора электрической машины от замыкани  на землю, содержащее однофазный измернтель20 ный трансформатор с двум  основными обмотками , трехфазный трансформатор напр жени , первична  обмотка которого соединена в звезду и подключена к выводам обмотки статора, а вторична  - 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 трем  обмотками, причем перва  из них подключена к переменному конденсатору, втора  - к выходу первого частотного фильтра, а треть  дополнительна  и втора  основна  обмотки включены встречно и подключены через второй частотный фильтр к исполнительному органу. На чертеже приведена схема устройстПервична  обмотка 1 трехфазного трансформатора напр жени  2 соединена в звезду с глухо заземленной нейтралью и подключена к выводам обмотки статора генератора 3. Вторична  обмотка 4 трансформатора 2, соединенна  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 изол ции обмотки статора велико, емкость конденсатора 8 подбираетс  так, чтобы на выходе трансформатора 6 (на входе фильтра 11) разность напр жений обмоток 9 и 10 была равна нулю. При наличии однофазного замыкани  на землю через сопротивление изол ции обмотки статора амплитуда и фаза тока в обмотках 1, 4 и 5 измен етс  и на входе фильтра 11 и, соответственно , исполнительного органа 12 возникает напр жение небаланса. Если пренебречь рассе нием обмоток трансформаторов и сопротивлением ветвей намагничивани , то ток небаланса выразитс  формулой -т . (1) и -ток в обмотке 5; где - ток в обмотке 7, приведенное значение; -сопротивление изол ции обмоток статора; с-- -емкостное сопротивление изо л ции (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 измер емой цепи, так как оно подбиралось до того, как произошло замыкание на землю. Из формулы (1) видно, что ток небаланса и, следовательно , входное напр жение на исполнительном органе 12 обратно пропорционален сопротивлению изол ции и не зависит от емкостного сопротивлени  изол ции. Это и  вл етс  основным преимуществом устройства . Физически оно возникло за счет того, что сравнение рабочего и компенсационного токов производитс  не только по амплитуде , но и по фазе, в то врем , как в известных устройствах с наложением переменного тока сравнение токов производитс  после их выпр млени , т.е. фактически сравниваютс  их действующие значени . Таким образом, предлагаемое устройство позвол ет повысить чувствительность защиты за счет сохранени  информации о фазе сравниваемых сигналов. Формула изобретени  Устройство дл  защиты обмотки статора электрической машины от замыкани  на землю, содержащее однофазный измерительный трансформатор с двум  основными обмотками , трехфазный трансформатор напр жени , первична  обмотка которого соединена в звезду и подключена к выводам обмотки статора, а вторична  - 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, отличающеес  тем, что, с целью повышени  чувствительности, в него введен переменный конденсатор, а однофазный измерительный трансформатор дополнен трем  обмотками, причем перва  из них подключена к переменному конденсатору , втора  - к выходу первого частотного фильтра, а треть  дополнительна  и втора  основна  обмотки включены встречно и подключены через второй частотный фильтр к исполнительному органу. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Федосеев А. М. Релейна  защита электрических систем. М., «Энерги , 1976 рис. 8-17. This goal is achieved in that the device for protection of the stator winding of an electric machine from earth fault, contains a single-phase measuring transformer with two main windings, a three-phase voltage transformer, the primary winding of which is connected in a star and connected to the terminals of the stator winding, and the secondary winding triangle and connected to the first main winding of the specified single-phase measuring transformer, an alternating current source with a frequency different from the nominal frequency of the network, you the stroke of which is connected to the input of the first frequency filter, the second frequency filter and the actuator, a variable capacitor is introduced, and the single-phase measuring transformer is supplemented with three windings, the first of which is connected to the variable capacitor, the second to the output of the first frequency filter, and a third additional and second The main windings are turned on and connected through the second frequency filter to the actuator. The drawing shows a device diagram. The primary winding 1 of a three-phase voltage transformer 2 is connected in star with a deafly grounded neutral and connected to the stator windings of the generator 3. The secondary winding 4 of the transformer 2 connected to an open triangle is connected to the winding 5 of a single-phase measuring transformer 6. The winding 7 the transformer 6 is connected to a variable capacitor 8. The windings 9 and 10 of the transformer 6 are connected through frequency filter 11 to the actuator 12. AC source 13 from frequencies oh, different from the nominal, through the frequency filter 4 is connected to the winding 15 of the transformer 6. The device operates as follows. In the normal mode, when the insulation resistance of the stator winding is large, the capacitance of the capacitor 8 is selected so that at the output of the transformer 6 (at the input of the filter 11) the voltage difference between the windings 9 and 10 is zero. If there is a single-phase ground fault through the insulation resistance of the stator winding, the amplitude and phase of the current in windings 1, 4 and 5 change and an unbalance voltage occurs at the input of the filter 11 and, accordingly, of the actuator 12. If we neglect the dissipation of the transformer windings and the resistance of the magnetizing branches, then the unbalance current will be expressed by the formula-t. (1) and -current in the winding 5; where is the current in the winding 7, the reduced value; - insulation resistance of stator windings; с-- is the capacitance of insulation (stator windings); e - EMF in windings 5 and 7 from source 13. When deriving formula (1), it was taken into account that the reduced capacitance of capacitor 8 is equal to the resistance of the circuit to be measured, since it was selected before short to ground. It can be seen from formula (1) that the unbalance current and, therefore, the input voltage at the actuator 12 is inversely proportional to the insulation resistance and does not depend on the capacitive resistance of the insulation. This is the main advantage of the device. Physically, it arose due to the fact that the comparison of the working and compensation currents is performed not only in amplitude but also in phase, while in the known devices with alternating current, the currents are compared after they are rectified, i.e. their actual values are actually compared. Thus, the proposed device allows to increase the sensitivity of protection by storing information about the phase of the compared signals. The invention The device for protection of the stator winding of an electric machine against grounding, contains a single-phase measuring transformer with two main windings, a three-phase voltage transformer, the primary winding of which is connected to a star and connected to the terminals of the stator winding, and the secondary to an open triangle and connected to the first main winding of the specified single-phase measuring transformer, an alternating current source with a frequency different from the nominal frequency of the network, the output of which It is connected to the input of the first frequency filter, the second frequency filter and the actuator, characterized in that, in order to increase the sensitivity, a variable capacitor is introduced into it, and the single-phase measuring transformer is supplemented with three windings, the first of which is connected to the variable capacitor, the second to the output of the first frequency filter, and a third of the additional and second main windings are connected in opposite direction and connected through the second frequency filter to the actuator. Sources of information taken into account in the examination 1. Fedoseev A. M. Relein protection of electrical systems. M., “Energie, 1976 fig. 8-17. 2.Там же, рис. 8-16.2. The same figure. 8-16.