СПОСОБ ЗАЩИТЫ СИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ ОТ ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В ОДНОЙ ТОЧКЕ ЦЕПИ ВОЗБУЖДЕНИЯ

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 τ представлен на фиг.2. Когда , ключ 5 замкнут, а ключ 9 разомкнут. Когда , ключ 5 разомкнут, а ключ 9 замкнут. Период τ выбирается исходя из условия полного затухания переходных процессов, обусловленных коммутацией ключей, за время τ/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 R_из - величина сопротивления изоляции 3;

R - величина добавочных высокоомных сопротивлений 2 и 4;

R₁ - величина шунтируемых сопротивлений 6 и 8;

R₂ - величина заземляющего сопротивления 7;

U₂₁ - 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 ;

U_в1 - напряжение на обмотке возбуждения в момент измерения напряжений U₂₁ и U₃₁;

U_в2 - напряжение на обмотке возбуждения в момент измерения напряжений U₁₂ и U₃₂.

На точность расчета сопротивления изоляции не влияет изменение напряжения возбуждения, поскольку учитывается, что U_в1≠U_в2. Напряжения U_в1 и U_в2 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.