SU970546A1 - Device for protecting electric machine stator from earthing - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к релейной защите и может быть использовано дл  за.щиты генератора от замыканий на землю обмоток статора.The invention relates to relay protection and can be used to protect the generator from earth loops to the stator windings.

Одним из перспективных видов защиты обмотки статора от замыканий на , особенно однофазных,  вл етс  защита с использованием наложенных токов, позвол юща  надежно обеспечить 100% защиту обмотки.One of the most promising types of protection of the stator winding against short circuits, especially single-phase ones, is protection using superimposed currents, which reliably ensures 100% protection of the windings.

Известна схема защиты, содержаща  трехфазный трансформатор напр жени , первична  обмотка которого подключена к выводам обмотки статора, а между землей и нулевой точкой первичной обмотки трансформатора напр жени  включен источник посто нного напр жени  tl.A protection circuit is known comprising a three-phase voltage transformer, the primary winding of which is connected to the stator winding terminals, and a constant voltage source tl is connected between the ground and the zero point of the primary winding of the voltage transformer.

Основные недостатки указанной схемы обусловлены требовани ми техники безопасности. Именно при наличии в системе напр жени  генераторного блока р да измерительных трансформаторов напр жени  (ТВ), необходимо, например , нейтрали всех их, кроме одного заземлить через конденсаторы, чтобы не допустить прохождени  посто н .ного тока, при этом по услови м техники безопасности цепи защитных .The main disadvantages of this scheme are due to safety requirements. It is in the presence of a number of measuring voltage transformers (TV) in the generator block voltage system, for example, it is necessary to neutralize all of them, except for one, through capacitors to prevent the passage of direct current, while according to safety conditions protective chains.

устройств должны быть шунтированы разр дниками и т .п.devices must be shunted by arresters, etc.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  устройство дл  защиты с наложением переменного напр жени  с частотой, отличной от рабочей, и вспомогательным источником переменного тока. В этом устройстве наложение произво10 дитс  подачей напр жени  через вторичную обмотку трехфазного трансформатора напр жени  достаточной мощности , соединенного в разомкнутый треугольник , имеющего первичную обмотку, Closest to the proposed technical entity is a device for protection with application of alternating voltage with a frequency different from the operating one, and an auxiliary source of alternating current. In this device, the superposition is produced by applying a voltage through the secondary winding of a three-phase voltage transformer of sufficient power connected to an open triangle having a primary winding,

15 соединенную в звезду с глухо заземленной нейтралью. Наложение переменного тока частотой 20 .Гц (т.е. подача его в первичную обмотку ТН) выполн етс  от вспсмогательного источника 15 connected to a star with a deafly grounded neutral. The overlapping of alternating current with a frequency of 20. Hz (i.e. its supply to the primary winding of the voltage transformer) is carried out from an auxiliary source

20 переменного тока этой частоты. Дл  уменьмени  вли ни  емкости фаз системы генераторного напр жени  по отношению к земле, 1чунтируюрдих переходное активное сопротивление в месте 20 alternating current of this frequency. To reduce the influence of the capacitance of the phases of the generator voltage system in relation to the earth, a 1-point transient resistance in place

25 пробо , измерительный орган устройства выполн етс  по схеме двух выпр мленных напр жений, .причем в услови х нормсШБной работы сравниваемые посто нные напр жени  уравновег-швают30 с . В цеп х подачи напр жени  от источника питани  на ТН и на входе одг ного из выпр мителей установлены фильтры, настроенные на частоту 20 Гц, и выходное реле t2i. Недостатком данного устройства . вл етс  его мала  чувствительность что обусловлено сравнением рабочего ,и компенсационного сигналов после их выпр гдпени , сопровождающегос  потерей фазы. Цель изобретени  - повЕомение чувствительности устройства. Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  защиты стато ра электрической машины от замыканий на землю, содержащее трансформатор напр жени , к первичной обмотке- коTopoVo подключен вспомогательный исгочник напр жени , 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 напр жени  подключен через резистор к нейтрали статора и через последовательно соединенные второй резистор и конденсатор к земле, а первична  обмотка измерительного трансформатора включена между нейтралью статора и точкой соединени  конденсатора с резистором , причем вспомогательный источник напр жени  выполнен в виде генерато-. ра импульсов, а функциональный блок реализует обратно пропорциональную зависимость выходного сигнала от входного. На чертеже приведена принципиальна  схема устройства. Устройство содержит трансформатор .1 напр жени , к первичной обмотке которого подключен генератор 2 импульсов , а вторична  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 соединени  первичной обмотки трансформатора 5 с .резистором б и землей. На чертеже также изображено сопротивление изол ции 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 с  че 5 сле пр  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 сравнени  мгновенных знаий апериодических токов, работает дующим образом. Генератор 2 импульсов посылает моугольные импульсы напр жени  ез, трансформатор 1 в его первич-обмотку . При этом если пренебречь  нием первичной обмотки трансфор т ора 5 , напр жение на резисторе 3 абочей цепи выразитс  величиной, считанной по формуле ) и - напр жение в пр моугольном импульсе на вторичной обмотке трансформатора 1; R - сопротивление.изол ции; t - длительность импульса; т -. период сле  овани  импульсов . Период следовани  импульсов можзаписать следующим выражением 4 , С - емкость изол ции обмотки статора на землю.. При условии КЪ « R получим выражени  (1) .)( Т . С другойстороны напр жение на исторе 6компенсационной цепи но i Укь-и-е . То Rfe Cw . Напр жение в точках а и б будет (, ) УСЛОВИИ R-b-O Rfe-Cjo (4) На выходе трансформатора 5 и вхоусилител  получаем напр жение, литуда которого обратИо пропорнальна сопротивлению изол ции. Как видно из выражени  (4), .М-: Cjfi. , Rb . если. Например, fii - , то25 breakdown, the measuring device of the device is made according to the scheme of two rectified voltages, and under normal operating conditions, the compared DC voltages are balanced 30 s. Filters tuned to a frequency of 20 Hz and output relay t2i are installed in the voltage supply circuits from the power supply to the TN and at the input of a single rectifier. The disadvantage of this device. its sensitivity is low due to the comparison of the working and compensation signals after they are rectified, which is accompanied by a loss of phase. The purpose of the invention is the sensitivity of the device. The goal is achieved by the fact that a device for protecting the stator of an electric machine against earth faults, containing a voltage transformer, is connected to the primary winding of the TopoVo auxiliary voltage source, and one secondary terminal is connected to earth, the measuring transformer, the reacting element and resistors, equipped with a capacitor, a functional unit and an amplifier connected between the secondary winding of the measuring transformer and the functional unit, to the output of which the reacting element is connected, Another output of the secondary winding of the voltage transformer is connected through a resistor to the stator neutral and through a second resistor and a capacitor connected in series to ground, and the primary winding of the measuring transformer is connected between the stator neutral and the connection point of the capacitor with a resistor, the auxiliary voltage source being in the form of a generator -. pulses, and the functional unit implements an inversely proportional dependence of the output signal on the input signal. The drawing is a schematic diagram of the device. The device contains a voltage transformer .1, to the primary winding of which a generator of 2 pulses is connected, and secondary through a resistor 3 is connected between the ground and stator neutral 4 of the protected electrical machine, measuring transformer 5 is connected to resistor 3 through a resistor b, connected to the output of transformer 5 a series-connected amplifier 7, a functional unit 8, and a reaction body 9, for example, a measuring device, a capacitor 10 is connected between the connection point of the primary winding of the transformer 5 with the resistor b and emley. The drawing also shows the resistance of the insulation 11 and the capacitor 12 of the stator windings. . Functional block 8 implements inversely proportional dependence of the output signal from the input. This block can be either digital or alternatively with a 5 through the right black ow,. in the range of 20 to 25 of dd from the dre of the revolution 45 where 50 55 with de amp fn zio 5 tons per log, depending on the far-off processing of the output signal. A device that uses the principle of comparing the instantaneous knowledge of aperiodic currents, works in a blowing manner. The generator of 2 pulses sends monogonic pulses of voltage ez, the transformer 1 to its primary winding. In this case, if the primary winding is neglected, the transducer is transformed to 5, the voltage across the working circuit resistor 3 will be expressed by the value read by the formula) and the voltage in the square pulse on the secondary winding of the transformer 1; R is resistance. t is the pulse duration; t -. post-impulse period. The period of the pulses can be recorded by the following expression 4, C is the capacitance of the insulation of the stator winding to the ground. Under the condition Kj "R, we obtain the expressions (1).) (T. On the other side, the voltage on source 6 of the compensation circuit but i Uk-i-e. Then Rfe Cw. The voltage at points a and b will be (,) CONDITIONS RbO Rfe-Cjo (4) At the output of the transformer 5 and the amplifier, we get a voltage whose reverse is proportional to the insulation resistance. As can be seen from expression (4),. M-: Cjfi., Rb. If. For example, fii -, then

СWITH

что облегчает вьтолнениеwhich facilitates the implementation

и and

То Thats

и уменьшает габариты конденсатора 10 Длительность импульса t может быть намного меньше периода следовани  импульсов Т. Правда, при этом умень шаетс  величина выходного сигнала, но это и компенсировано использованием усилител  на выходе схемы. Зато мала  длительность импульса позвол ет выполнить всю схему на маломощных устройствах, что уменьшает ее габариты и увеличивает надежность и чувствительность . Это  вл етс  ощутимым преимуществом предлагаемой схемы по сравнению с известными, в которых по низковольтным цеп м все врем  1ДОЛЖНЫ протекать синусоидальные TO-ки в дес тки ампер. того, подключение к схема функционального блока дает возможность не только измер ть сопротивление изол ции обмотки статора, но и получать информацию о ее состо нии. Информаци  от предлагаемой схемы,может быть использована в подсистеме диагностики АСУ ijC, например, ,с выводом на табло диспле  дежурного инженера электростанции.and reduces the size of the capacitor 10. The pulse duration t can be much shorter than the pulse duration T. However, this reduces the output signal, but this is compensated for by using an amplifier at the output of the circuit. On the other hand, a short pulse duration allows the entire circuit to be executed on low-power devices, which reduces its dimensions and increases reliability and sensitivity. This is a tangible advantage of the proposed scheme in comparison with the known ones, in which along the low-voltage circuits all the time 1SINO must pass sinusoidal TO to ten amperes. In addition, the connection to the circuit of the functional unit makes it possible not only to measure the insulation resistance of the stator winding, but also to obtain information about its state. The information from the proposed scheme can be used in the diagnostic subsystem of the ACS ijC, for example, with the display of the duty engineer of the power station.

Claims (2)

1.Федосеев А. М. Релейна  защи01та электрических систем. М., Энерги , 1976, с. 388.1. Fedoseev, A. M. Relein, protection of electrical systems. M., Energie, 1976, p. 388. 2.Knutter Е. F., Nimes К. Neuartiger Stdnder-erdschlusschutz fUr Hochspannungsraaschinen.- Siemens5 Zeitscrift, 1972, 2, S. 909-911 (прототип). 2.Knutter E.F., Nimes K.Neuartiger Stdnder-erdschlusschutz fUr Hochspannungsraaschinen.- Siemens5 Zeitscrift, 1972, 2, S. 909-911 (prototype).