способ защиты синхронных генераторов от замыкания на землю в одной точке цепи возбуждения
Классы МПК: | H02H7/06 схемы защиты электрических генераторов; схемы защиты синхронных фазокомпенсаторов G01R27/18 для измерения сопротивления на землю |
Автор(ы): | Романов Юрий Вячеславович (RU), Емельянов Александр Витальевич (RU), Шевелёв Алексей Владимирович (RU) |
Патентообладатель(и): | Общество с ограниченной ответственностью "Исследовательский центр "Бреслер" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2012-07-31 публикация патента:
27.02.2014 |
Изобретение относится к области электротехники, а именно к релейной защите синхронных генераторов, и может быть использовано на электрических станциях для защиты синхронных генераторов от замыкания обмотки возбуждения на землю в одной точке, а также для контроля сопротивления изоляции. Технический результат - повышение надежности работы системы контроля состояния изоляции и релейной защиты цепей возбуждения. Полюса обмотки возбуждения шунтируют сопротивлениями, часть которых периодически шунтируется управляемыми ключами с целью изменения состояния измерительной схемы, измеряют напряжения на определенных элементах схемы и вычисляют сопротивление изоляции по формуле, приведенной в описании изобретения. Блок-схема способа включает в себя обмотку возбуждения (1); контролируемое сопротивление изоляции (3); два шунтируемых сопротивления (6) и (8); два управляемых ключа (5) и (9), шунтирующих сопротивления (6) и (8) соответственно; добавочные высокоомные сопротивления (2) и (4), включенные между полюсами обмотки возбуждения и ключами (5) и (9); блок (10) управления ключами; блок измерения 11; выходной релейный блок (12); блок (13) контроля исправности ключей; заземляющее сопротивление (70. Технический результат получают путем снижения уровня напряжений на шунтирующих ключах путем разделения их с выводами обмотки возбуждения при помощи высокоомных сопротивлений, а сами ключи для осуществления контроля их исправности подключают параллельно к сопротивлениям, на которых измеряют напряжения. 2 ил.
![способ защиты синхронных генераторов от замыкания на землю в одной точке цепи возбуждения, патент № 2508587](/images/patents/506/2508587/2508587-12.jpg)
![способ защиты синхронных генераторов от замыкания на землю в одной точке цепи возбуждения, патент № 2508587](/images/patents/506/2508587/2508587-13.jpg)
Формула изобретения
Способ защиты синхронных генераторов от замыкания на землю в одной точке цепи возбуждения, заключающийся во включении между полюсами обмотки возбуждения генератора и землей измерительной схемы, состоящей из активных сопротивлений, управляемых ключей, блока измерения и выходного релейного блока, измерении напряжений на определенных активных сопротивлениях при затухании переходных процессов в измерительной схеме, обусловленных периодической коммутацией ключей, последующем расчете сопротивления изоляции из измеренных напряжений и выдаче сигнала срабатывания защиты в случае, когда в результате сравнения рассчитанное сопротивление изоляции оказывается меньше значения параметра срабатывания выходного релейного блока, отличающийся тем, что, с целью упрощения системы контроля состояния изоляции и релейной защиты цепей возбуждения и повышения надежности ее работы, между полюсами обмотки возбуждения и ключами включают добавочные высокоомные активные сопротивления, позволяющие снизить уровень напряжения на ключах, тем самым снизив требования к ним, а сами ключи для осуществления контроля их исправности подключают параллельно к активным сопротивлениям, на которых измеряют напряжения.
Описание изобретения к патенту
Настоящее изобретение относится к области электротехники, а именно к релейной защите синхронных генераторов, и может быть использовано на электрических станциях для защиты синхронных генераторов от замыкания обмотки возбуждения на землю в одной точке, а также для контроля сопротивления изоляции.
Известен способ [1] защиты цепей возбуждения от замыкания на землю, выполненный с использованием измерительного моста, в состав одного из плеч которого входит обмотка возбуждения, когда в одну из диагоналей моста включается вспомогательный источник напряжения, а в другую - измерительный орган.
Основным недостатком этого способа является сложность его технической реализации, в том числе обусловленная использованием вспомогательного источника напряжения. Кроме того, на точность измерительного органа негативно влияет возможное в эксплуатации изменение емкости цепи возбуждения.
Наиболее близким заявленному техническому решению, выбранным в качестве прототипа, является способ определения эквивалентного сопротивления изоляции электрической цепи постоянного тока [2], при котором периодически и поочередно с помощью высоковольтного коммутатора на основе электронных ключей шунтируют добавочным сопротивлением определенного значения полюса контролируемой цепи и измеряют напряжение на каждом полюсе сети в установившемся режиме, усредняют измеряемые напряжения и вычисляют эквивалентное сопротивление изоляции сети постоянного тока.
Существенным недостатком прототипа является необходимость применения высоковольтных полупроводниковых ключей, к которым предъявляются повышенные требования по допустимым напряжениям, что усложняет и удорожает схему, понижает ее надежность.
Цель изобретения заключается в упрощении системы контроля состояния изоляции и релейной защиты цепей возбуждения, повышении надежности ее работы. Поставленная цель достигается тем, что снижают уровень напряжений на шунтирующих ключах путем разделения их с выводами обмотки возбуждения при помощи высокоомных сопротивлений, а сами ключи для осуществления контроля их исправности подключают параллельно к сопротивлениям, на которых измеряют напряжения.
На фиг.1 приведена блок-схема предлагаемого способа.
Схема включает в себя обмотку возбуждения 1; контролируемое сопротивление изоляции 3; два шунтируемых ключами сопротивления 6 и 8; два управляемых ключа 5 и 9, шунтирующих сопротивления 6 и 8 соответственно; добавочные высокоомные сопротивления 2 и 4, разделяющие полюса обмотки возбуждения и ключи 5 и 9; заземляющее сопротивление 7; блок 10 управления ключами; блок измерения 11; выходной релейный блок 12; блок 13 контроля исправности ключей.
Способ реализуется следующим образом.
Блок 10 выдает сигнал управления , где t - текущее время, посредством которого осуществляется периодическая коммутация ключей 5 и 9. Периодический сигнал управления
с периодом
представлен на фиг.2. Когда
, ключ 5 замкнут, а ключ 9 разомкнут. Когда
, ключ 5 разомкнут, а ключ 9 замкнут. Период
выбирается исходя из условия полного затухания переходных процессов, обусловленных коммутацией ключей, за время
/2. Блок измерения 11 измеряет напряжения на сопротивлениях 6, 7 и 8 в установившемся режиме, усредняет измеряемые напряжения и производит вычисление сопротивления изоляции по формуле:
где Rиз - величина сопротивления изоляции 3;
R - величина добавочных высокоомных сопротивлений 2 и 4;
R1 - величина шунтируемых сопротивлений 6 и 8;
R2 - величина заземляющего сопротивления 7;
U 21 - усредненное напряжение на сопротивлении 8 при шунтировании ключом 5 сопротивления 6, когда ;
U31 - усредненное напряжение на сопротивлении 7 при шунтировании ключом 5 сопротивления 6, когда ;
U12 - усредненное напряжение на сопротивлении 6 при шунтировании ключом 9 сопротивления 8, когда ;
U32 - усредненное напряжение на сопротивлении 7 при шунтировании ключом 9 сопротивления 8, когда ;
Uв1 - напряжение на обмотке возбуждения в момент измерения напряжений U21 и U 31;
Uв2 - напряжение на обмотке возбуждения в момент измерения напряжений U12 и U 32.
На точность расчета сопротивления изоляции не влияет изменение напряжения возбуждения, поскольку учитывается, что Uв1 Uв2. Напряжения Uв1 и Uв2 вычисляются блоком 11 по следующим формулам:
;
.
При выявлении блоком 13 неисправности ключей 5 или 9 выдается сигнал о неисправности и блокируется срабатывание блока 12. Может быть несколько критериев выявления неисправности ключей. К примеру, о неисправности свидетельствует наличие напряжения на сопротивлении 6 или 8 при его шунтировании или отсутствие напряжения на сопротивлении 6 или 8 при его дешунтировании.
Выходной релейный блок 12 осуществляет сравнение вычисленного блоком 11 сопротивления изоляции со значением параметра срабатывания и формирование выходного сигнала срабатывания защиты при снижении сопротивления ниже допустимого предела. Формирование выходного сигнала в блоке 12 обеспечивается только при устойчивом снижении сопротивления изоляции, т.е. наблюдаемом в течение заданного промежутка времени.
Способ может применяться для контроля состояния изоляции и релейной защиты цепей возбуждения, обеспечивая независимость результатов от изменения напряжения возбуждения, величины емкости цепи возбуждения и места ухудшения изоляции.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР № 612338, кл. Н02Н 7/06, 1978, бюл. № 23.
2. Авторское свидетельство СССР № 1569745, кл. G01R 27/18, 1990, бюл. № 21.
Класс H02H7/06 схемы защиты электрических генераторов; схемы защиты синхронных фазокомпенсаторов
Класс G01R27/18 для измерения сопротивления на землю