RU2038669C1

RU2038669C1 - Ground-fault detector for stator winding of unit generator

Info

Publication number: RU2038669C1
Application number: RU92006201A
Authority: RU
Inventors: Алексей Ибрагимович Таджибаев; Николай Сергеевич Соловьев; Сергей Валентинович Головкин; Елена Вячеславовна Калинина; Ацу Адодо Тетекпор
Original assignee: Ленинградский государственный технический университет
Priority date: 1992-10-20
Filing date: 1992-10-20
Publication date: 1995-06-27

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: ground detector for stator winding of unit generator has potential transformer whose high-voltage winding are connected in star with neutral grounded and each phase is connected to stator winding leads; its low-voltages are connected in open delta one of whose leads is connected to first pole of first regulated a.c. voltage source and its other lead is connected through measuring shunt to second pole of mentioned source. Voltages picked off outputs of selective average d.c. voltage shapers 8, 18, 21, 22 are applied to inputs of retrieval and storage devices 11, 12, 23, 24 respectively. All mentioned retrieval and storage devices are controlled by microcomputer 15 and receive control signal from its first control output simultaneously by which they memorize input voltages corresponding to single moment of time and save them for period sufficient for operation of analog-to-digital converter 14. Upon arrival of control signal at retrieval and storage devices, microcomputer 15 sends control signals to multiplexor 13 from second control output and to analog-to-digital converter 14 from third control output. In the process, outputs of retrieval and storage devices are connected in turn to input of analog-to-digital converter to convert analog-signals into digital codes and to enter these codes in microcomputer. So, first input of multiplexor 13 is supplied with voltage from output of first shaper through first retrieval and storage device 11; this voltage is proportional to RMS current I₁ at frequency f₁ set up by first source 4; second input of multiplexor is supplied with voltage built up by second source. Microcomputer solves set of equations and finds insulation resistance which is displayed by final element 16 and digital display 17. EFFECT: improved design. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к электpотехнике и может быть использовано для релейной защиты синхpонных генеpаторов, оперативной диагностики состояния статорной изоляции и защиты от замыканий на землю. The invention relates to electrical engineering and can be used for relay protection of synchronous generators, operational diagnostics of the state of stator isolation and protection against earth faults.

Известны мегаомметры для измерения сопротивления изоляции у генераторов с водным охлаждением обмотки статора [1] Измерение сопротивления изоляции осуществляется не в рабочем режиме, а при профилактических осмотрах и ремонтах генератора. При этом генератор отключается от сети, развозбуждается, вода из системы охлаждения сливается. Таким образом, мегаомметры не могут быть использованы для непрерывного контроля состояния изоляции генератора в рабочем режиме и определения дефектов изоляции на ранней стадии их развития. Known megaohmmeters for measuring the insulation resistance of generators with water cooling of the stator winding [1] The insulation resistance is measured not in the operating mode, but during routine inspections and repairs of the generator. At the same time, the generator is disconnected from the network, is excited, the water from the cooling system is drained. Thus, megaohmmeters cannot be used for continuous monitoring of the generator insulation state in the operating mode and for determining insulation defects at an early stage of their development.

Известны устройства релейной защиты блоков генератор-трансформатор от замыкания на землю, выявляющие катастрофически развивающееся повреждение изоляции статора замыкание на землю [2, 3] Эти устройства выполняются путем наложения на обмотку статора постоянного тока, как, например, в устройстве РЗГ-100 [2] или путем наложения на обмотку статора переменного тока второй гармоники [3] Эти устройства релейной защиты содержат один источник накладываемого напряжения, который присоединяется к измерительному трансформатору напряжения, и реагирующий орган. Однако все они реагируют на такое большое изменение сопротивления изоляции, которое приводит к ее повреждению, пробою, т. е. не могут выявить раннюю стадию возникновения повреждения изоляции, не являющуюся аварийным режимом. Known relay protection devices of the generator-transformer blocks against earth faults, which detect catastrophically developing damage to the stator insulation, earth faults [2, 3] These devices are implemented by applying a direct current to the stator winding, as, for example, in the RZG-100 device [2] or by applying a second harmonic to the stator winding [3] These relay protection devices contain one source of applied voltage, which is connected to the voltage measuring transformer, and react th organ. However, they all respond to such a large change in insulation resistance, which leads to damage, breakdown, that is, they cannot identify the early stage of insulation damage, which is not an emergency mode.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для контроля изоляции и защиты обмотки статора блочного генератора от замыканий на землю, содержащее измерительный трансформатор напряжения, высоковольтные обмотки которого соединены в звезду с заземленной нейтралью и пофазно присоединены к выводам обмотки статора, измерительный шунт, аналого-цифровой преобразователь, присоединенный к входу в микроЭВМ, выход которой присоединен к цифровому индикатору и исполнительному органу [4]
Недостатком этого устройства является невысокая достоверность контpоля состояния изоляции вследствие зависимости результатов измерений от изменений амплитуды напряжения источника переменного напряжения, сложного алгоритма обработки результатов измерений на микроЭВМ (для определения параметров изоляции необходимо решать систему нелинейных уравнений четвертой степени), а также вследствие неучета сопротивления системы охлаждения у синхронных генераторов с непосредственным водным охлаждением обмоток.Closest to the technical nature of the proposed device is a device for monitoring the insulation and protection of the stator winding of the block generator from earth faults, containing a measuring voltage transformer, the high-voltage windings of which are connected to a star with a grounded neutral and are phase-wise connected to the terminals of the stator winding, measuring shunt, analog a digital converter connected to the input to the microcomputer, the output of which is connected to a digital indicator and an executive body [4]
The disadvantage of this device is the low reliability of monitoring the insulation state due to the dependence of the measurement results on changes in the voltage amplitude of the AC voltage source, a complex algorithm for processing the measurement results on a microcomputer (to determine the insulation parameters, it is necessary to solve a system of nonlinear equations of the fourth degree), and also due to the neglect of the resistance of the cooling system synchronous generators with direct water cooling of the windings.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности и достоверности контроля состояния изоляции. The task of the invention is to increase the reliability and reliability of monitoring the state of insulation.

Кроме этого в устройство для контроля изоляции и защиты обмотки статора блочного генератора от замыканий на землю, содержащее измерительный трансформатор напряжения, высоковольтные обмотки которого соединены в звезду с заземленной нейтралью и пофазно присоединены к выводам обмотки статора, измерительный шунт, аналого-цифровой преобразователь, присоединенной к входу микроЭВМ, выход которой присоединен к цифровому индикатору и исполнительному органу, дополнительно введены первый и второй стабилизированные источники переменного напряжения, первый и второй селективные формирователи средневыпрямленного напряжения, первый преобразователь напряжения в напряжение, первое и второе устройства выборки и хранения, мультиплексор, причем первый полюс первого стабилизированного источника переменного напряжения присоединен к одному выводу низковольтной обмотки трансформатора напряжения, соединенной в разомкнутый треугольник, а второй полюс через измерительный шунт присоединен к другому выводу, входы первого преобразователя напряжения в напряжение присоединены к выводам измерительного шунта, а вход к входу первого селективного формирователя средневыпрямленного напряжения, выход которого присоединен к входу первого устройства выборки и хранения, выход мультиплексора присоединен к входу аналого-цифрового преобразователя, а первый и второй входы к входам первого и второго устройств выборки и хранения соответственно, первый управляющий выход микроЭВМ присоединен к управляющим входам первого и второго устройств выборки и хранения, второй управляющий выход микроЭВМ присоединен к управляющему входу мультиплексора, третий управляющий выход микроЭВМ присоединен к управляющему входу аналого-цифрового преобразователя, вход второго селективного формирователя средневыпрямленного напряжения присоединен к выходу первого преобразователя напряжения в напряжение, а выход к входу второго устройства выборки и хранения, полюса которого стабилизированного источника переменного напряжения соединены с соответствующими полюсами первого источника, а также дополнительно введены второй преобразователь напряжения в напряжение, третий и четвертый селективные формирователи средневыпрямленного напряжения, третье, четвертое и пятое устройства выборки и хранения, причем входы третьего и четвертого селективных формирователей средневыпрямленного напряжения присоединены к выходу второго преобразователя напряжения в напряжение, а выходы к входам соответственно третьего и четвертого устройств выборки и хранения, выходы которых присоединены к третьему и четвертому входам мультиплексатора, а управляющие входы третьего и четвертого устройств выборки и хранения присоединены к первому управляющему выходу микроЭВМ, дополнительно введены датчик проводимости охлаждающей среды, присоединенный к входу пятого устройства выборки и хранения, выход которого присоединен к пятому входу мультиплексора, а управляющий вход мультиплексора присоединен к первому управляющему входу микроЭВМ. In addition to the device for monitoring the insulation and protection of the stator winding of the block generator from earth faults, containing a voltage measuring transformer, the high-voltage windings of which are connected to a star with a grounded neutral and are phase-wise connected to the stator winding leads, a measuring shunt, an analog-to-digital converter connected to the input of the microcomputer, the output of which is connected to a digital indicator and an executive body, additionally introduced the first and second stabilized sources of variable voltage voltage, the first and second selective shapers of the average rectified voltage, the first voltage-to-voltage converter, the first and second sampling and storage devices, a multiplexer, the first pole of the first stabilized AC voltage source connected to one terminal of the low voltage winding of the voltage transformer connected to an open triangle, and the second the pole through the measuring shunt is connected to another terminal, the inputs of the first voltage to voltage converter are connected to the terminal a measuring shunt, and the input to the input of the first selective shaper of the average rectified voltage, the output of which is connected to the input of the first sampling and storage device, the output of the multiplexer is connected to the input of the analog-to-digital converter, and the first and second inputs to the inputs of the first and second sampling and storage devices, respectively, the first control output of the microcomputer is connected to the control inputs of the first and second sampling and storage devices, the second control output of the microcomputer is connected to the control input of mule typlexer, the third control output of the microcomputer is connected to the control input of the analog-to-digital converter, the input of the second selective shaper of the medium-voltage rectifier is connected to the output of the first voltage-to-voltage converter, and the output to the input of the second sampling and storage device, the poles of which are stabilized by the alternating voltage source connected to the corresponding poles the first source, as well as additionally introduced a second voltage to voltage converter, the third and fourth selective shapers of the average rectified voltage, the third, fourth and fifth devices of sampling and storage, the inputs of the third and fourth selective shapers of the average rectified voltage connected to the output of the second voltage to voltage converter, and the outputs to the inputs of the third and fourth sampling and storage devices, the outputs of which are connected to the third and fourth inputs of the multiplexer, and the control inputs of the third and fourth sampling and storage devices are connected to the first the control output of the microcomputer, a conductivity sensor for the cooling medium connected to the input of the fifth sampling and storage device, the output of which is connected to the fifth input of the multiplexer, and the control input of the multiplexer is connected to the first control input of the microcomputer, are additionally introduced.

Положительный эффект заключается в повышении надежности и достоверности контроля состояния изоляции. Повышение надежности достигается за счет исключения гальванической связи между источником напряжения и высоковольтными обмотками измерительного трансформатора напряжения, вследствие чего исключается опасность повреждения устройства из-за повреждения изоляции высоковольтных обмоток измерительного трансформатора напряжения. Повышение достоверности контроля изоляции достигается путем упрощения системы уравнений и алгоритма обработки информации, выполняемой микроЭВМ, за счет введения второго источника переменного напряжения, а также путем исключения зависимости результатов измерений от отклонений амплитуды напряжения источников переменного напряжения за счет введения второго преобразователя напряжения в напряжение, третьего и четвертого селективных формирователей среднезапрямленного напряжения, третьего и четвертого устройства выборки и хранения и соответствующего их соединения. The positive effect is to increase the reliability and reliability of monitoring the state of insulation. The increase in reliability is achieved by eliminating the galvanic connection between the voltage source and the high voltage windings of the voltage measuring transformer, thereby eliminating the risk of damage to the device due to damage to the insulation of the high voltage windings of the voltage measuring transformer. Improving the reliability of insulation control is achieved by simplifying the system of equations and the information processing algorithm performed by the microcomputer by introducing a second AC voltage source, as well as by eliminating the dependence of the measurement results on deviations of the voltage amplitude of the AC voltage sources by introducing a second voltage converter into voltage, the third and the fourth selective shapers of the medium-voltage, the third and fourth sampling and storage devices and their respective compounds.

На чертеже показана структурная схема устройства для контроля изоляции и защиты обмотки статора блочного генератора от замыканий на землю. The drawing shows a structural diagram of a device for monitoring insulation and protecting the stator winding of the block generator from earth faults.

Устройство содержит синхронный генератор 1, блочный трансформатор 2, измерительный трансформатор 3 напряжения, первичные обмотки которого соединены в звезду и подключены пофазно к выводам синхронного генератора, а вторичные обмотки соединены в разомкнутый треугольник, первый стабилизированный источник 4 переменного напряжения, преобразователь 5 тока в напряжение, содержащий измерительный шунт 6, к выводам которого присоединен первый преобразователь 7 напряжения, первый селективный формирователь 8 средневыпрямленного напряжения, содержащий последовательно включенные селективный фильтр 9 и формирователь 10 средневыпрямленного напряжения, первое 11 и второе 12 устройства выборки и хранения (УВХ), мультиплексор 13, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 14, микроЭВМ 15, исполнительный орган 16, цифровой индикатор 17, второй селективный формирователь 18 средневыпрямленного напряжения, второй стабилизированный источник 19 переменного напряжения, второй преобразователь 20 напряжения в напряжение, третий 21 и четвертый 22 селективные формирователи средневыпрямленного значения, третье 23 и четвертое 23 УВХ. The device contains a synchronous generator 1, a block transformer 2, a measuring voltage transformer 3, the primary windings of which are connected in a star and connected in phase to the terminals of the synchronous generator, and the secondary windings are connected in an open triangle, the first stabilized source of 4 alternating voltage, current to voltage converter 5, comprising a measuring shunt 6, the terminals of which are connected to a first voltage converter 7, a first selective shaper 8 of the average rectified voltage, containing a sequentially connected selective filter 9 and a medium-voltage rectifier 10, the first 11 and second 12 sampling and storage devices (UVC), a multiplexer 13, an analog-to-digital converter (ADC) 14, a microcomputer 15, an actuator 16, a digital indicator 17, and a second selective medium-voltage rectifier 18, second stabilized AC voltage source 19, second voltage-to-voltage converter 20, third 21 and fourth 22 selective average rectifiers, third 23 and fourth 23 of the UVX.

Первые полюса первого и второго источников переменного напряжения соединены между собой и присоединены к одному выводу вторичных обмоток измерительного трансформатора 3 напряжения, соединенных в разомкнутый треугольник, и к первому входу второго преобразователя 20 напряжения в напряжение. Вторые полюса источников 4 и 19 соединены между собой и присоединены к второму входу второго преобразователя 20 напряжения в напряжение непосредственно, а к второму выводу вторичных обмоток измерительного трансформатора 3 через измерительный шунт 6. Выход преобразователя 5 тока в напряжение присоединен к входам первого 8 и второго 18 селективных формирователей средневыпрямленного напряжения. Выход второго преобразователя 20 напряжения в напряжение присоединен к входу третьего 21 и четвертого 22 селективных формирователей средневыпрямленного напряжения. Выходы первого 8, второго 18, третьего 21 и четвертого 22 селективных формирователей присоединены к входам соответственного первого 11, второго 12, третьего 23 и четвертого 24 УВХ, выходы которых присоединены к входам мультиплексора 13. Вход АЦП 14 присоединен к выходу мультиплексора 13, а выход к входу микроЭВМ 15, выход которой присоединен к входам исполнительного органа 16 и цифрового индикатора 17. Управляющие входы первого 11, второго 12, третьего 23 и четвертого 24 УВХ присоединены к первому управляющему выходу микроЭВМ. Управляющий вход мультиплексора 13 присоединен к второму управляющему выходу микроЭВМ. Управляющий вход АЦП 14 присоединен к третьему управляющему выходу микроЭВМ. The first poles of the first and second AC voltage sources are interconnected and connected to one terminal of the secondary windings of the voltage transformer 3 connected into an open triangle, and to the first input of the second voltage to voltage converter 20. The second poles of sources 4 and 19 are interconnected and connected to the second input of the second voltage to voltage converter 20 directly, and to the second output of the secondary windings of the measuring transformer 3 through a measuring shunt 6. The output of the current to voltage converter 5 is connected to the inputs of the first 8 and second 18 selective shapers of the average rectified voltage. The output of the second voltage-to-voltage converter 20 is connected to the input of the third 21 and fourth 22 selective medium-voltage formers. The outputs of the first 8, second 18, third 21, and fourth 22 selective shapers are connected to the inputs of the corresponding first 11, second 12, third 23, and fourth 24 CVX, the outputs of which are connected to the inputs of multiplexer 13. The ADC input 14 is connected to the output of multiplexer 13, and the output to the input of the microcomputer 15, the output of which is connected to the inputs of the executive body 16 and the digital indicator 17. The control inputs of the first 11, second 12, third 23, and fourth 24 of the air handling unit are connected to the first control output of the microcomputer. The control input of the multiplexer 13 is connected to the second control output of the microcomputer. The control input of the ADC 14 is connected to the third control output of the microcomputer.

На чертеже также показаны элементы схемы замещения изоляции: активное сопротивление изоляции R_и и емкость изоляции С_и, и элементы схемы замещения охлаждающей среды: активное сопротивление R_о и емкость С_о. Будучи включенными параллельно, эти элементы образуют эквивалентное сопротивление изоляции и охлаждающей среды
R

+

(1) и эквивалентную емкость изоляции и охлаждающей среды
С С_и + С_о (2)
Устройство работает следующим образом.The drawing also shows the elements of the insulation equivalent circuit: insulation resistance R _and and the insulation capacitance C _and , and elements of the equivalent circuit of the cooling medium: active resistance R _about and the capacity With _about . When connected in parallel, these elements form an equivalent insulation and cooling resistance.
R

+

(1) and equivalent insulation and cooling capacity
C C _and + C _o (2)
The device operates as follows.

Первый стабилизированный источник 4 переменного напряжения создает напряжение U₁ частоты f₁, а второй стабилизированный источник 19 переменного напряжения U₂ частоты f₂. Частоты f₁ и f₂ выбираются отличными от промышленной, например f₁ 200 Гц, f₂ 25 Гц. Под действием этих напряжений в низковольтных обмотках измерительного трансфоpматора 3 протекают токи, наводящие в высоковольтных обмотках измерительного трансформатора ЭДС нулевой последовательности, которые обуславливают протекание в изоляции и охлаждающей среде токов I₁ частоты f₁ и I₂ частоты f₂:
I₁=

(3)
I₂=

(4)
На измерительном шунте 6 эти токи создают падение напряжения, пропорциональное их величинам, а на выходе преобразователя 7 напряжения в напряжение создается напряжение, пропорциональное току в изоляции и охлаждающей среде, поступающее на входы первого 8 и второго 18 селективных формирователей средневыпрямленного напряжения. Все селективный формирователи средневыпрямленного значения выполнены по одинаковым схемам и содержат последовательно включенные селективный фильтр 9 и формирователь 10 средневыпрямленного значения. Последний является выпрямителем, на входе которого включен сглаживающий фильтр. На выходе селективного формирователя, образуется напряжение, пропорциональное среднему значению его входного напряжения за полпериода. Для синусоидального напряжения амплитуда U_m, действующее значение U и среднее за полпериода значение U_ср пропорциональны друг другу и связаны следующей зависимостью.The first stabilized source of alternating voltage 4 creates a voltage U _{1 of} frequency f ₁ , and the second stabilized source 19 of alternating voltage U _{2 of} frequency f ₂ . Frequencies f ₁ and f ₂ are selected different from the industrial, for example f ₁ 200 Hz, f ₂ 25 Hz. Under the action of these voltages, currents flow in the low-voltage windings of the measuring transformer 3, inducing zero-sequence EMF in the high-voltage windings of the measuring transformer, which determine the flow of currents I _{1 of} frequency f ₁ and I _{2 of} frequency f ₂ in the insulation and cooling medium:
I ₁ =

(3)
I ₂ =

(4)
On the measuring shunt 6, these currents create a voltage drop proportional to their values, and at the output of the voltage-to-voltage converter 7, a voltage proportional to the current in the insulation and the cooling medium is generated, which is fed to the inputs of the first 8 and second 18 selective shapers of the average rectified voltage. All selective shapers of the average straightened value are made according to the same schemes and contain the selective filter 9 and the shaper 10 of the average straightened value sequentially included. The latter is a rectifier, at the input of which a smoothing filter is included. At the output of the selective shaper, a voltage is generated proportional to the average value of its input voltage for half a period. For a sinusoidal voltage, the amplitude U _m , the effective value of U, and the half-period average value U _{cf are} proportional to each other and are related by the following relationship.

U_m=

U U_ср·π/2
Поскольку селективный фильтр обеспечивает на входе выпрямителя гармоническое напряжение только определенной частоты, т.е. синусоидальной формы, то напряжение на выходе селективного формирователя пропорционально действующему значению его напряжения соответствующей частоты на его входе. При этом селективный фильтр 9 пеpвого формирователя 8 пропускает сигнал частоты f₁, а селективный фильтр 9 второго формирователя 18 сигнал частоты f₂. На выходе первого селективного формирователя 8 образуется напряжение, пропорциональное действующему значению тока I₁, а на выходе второго селективного формирователя 18 напряжение, пропорциональное действующему значению тока I₂.U _m =

UU _Wed π / 2
Since the selective filter provides a harmonic voltage of only a certain frequency at the input of the rectifier, i.e. sinusoidal shape, the voltage at the output of the selective shaper is proportional to the effective value of its voltage of the corresponding frequency at its input. In this case, the selective filter 9 of the first driver 8 passes the signal of frequency f ₁ , and the selective filter 9 of the second driver 18 passes the signal of frequency f ₂ . The output of the first selective shaper 8 produces a voltage proportional to the current value of the current I ₁ , and the output of the second selective shaper 18 produces a voltage proportional to the current value of the current I ₂ .

На выходе преобразователя 20 напряжения в напряжение получается напряжение, пропорциональное напряжениям U₁ и U₂ источников 4 и 19 переменного напряжения. При этом на выходе третьего селективного формирователя 21 средневыпрямленного напряжения, селективный фильтр 9 которого пропускает сигнал частоты f₁, образуется напряжение, пропорциональное U₁, а на выходе четвертого селективного формирователя 22, селективный фильтр 9 которого пропускает сигнал частоты f₂, образуется напряжение, пропорциональное U₂.At the output of the voltage-to-voltage converter 20, a voltage is obtained proportional to the voltages U ₁ and U _{2 of the} alternating voltage sources 4 and 19. In this case, the output of the third selective driver 21 of the medium-voltage rectifier, the selective filter 9 of which passes the frequency signal f ₁ , produces a voltage proportional to U ₁ , and the output of the fourth selective driver 21, the selective filter 9 of which passes the signal of frequency f ₂ , a voltage proportional to U ₂ .

Датчик 25 проводимости охлаждающей среды выдает напряжение, пропорциональное проводимости системы охлаждения 1/R_o. В качестве этого датчика может быть использован, например, солемер (кондуктометр), применяемый для контроля содержания солей в воде путем измерения ее сопротивления. Напряжение с выхода датчика 25 проводимости охлаждающей среды поступает на вход УВХ 26.The sensor 25 conductivity of the cooling medium produces a voltage proportional to the conductivity of the cooling system 1 / R _o . As this sensor, for example, a salimeter (conductometer) can be used, used to control the salt content in water by measuring its resistance. The voltage from the output of the sensor 25 conductivity of the cooling medium is supplied to the input of the UVX 26.

Напряжения с выходов формирователей 8, 18, 21, 22 поступают на входы УВХ 11, 12, 23, 24 соответственно. Все перечисленные устройства выборки и хранения управляются от микроЭВМ 15 и одновременно получают с ее первого управляющего выхода управляющий сигнал, по которому они запоминают входные напряжения, соответствующие одному моменту времени, и хранят их в течение времени, достаточного для работы АЦП 14. После подачи управляющего сигнала на устройства выборки и хранения микроЭВМ подает сигналы управления на мультиплексор 13 с второго управляющего выхода и на АЦП 14 с третьего управляющего выхода. При этом осуществляется поочередное присоединение выходов устройств выборки и хранения к входу АЦП, выполняется преобразование аналоговых сигналов в цифровые коды и ввод этих кодов в микроЭВМ. The voltage from the outputs of the shapers 8, 18, 21, 22 is supplied to the inputs of the UVX 11, 12, 23, 24, respectively. All of these sampling and storage devices are controlled from the microcomputer 15 and simultaneously receive a control signal from its first control output, by which they store the input voltages corresponding to one moment in time and store them for a time sufficient for the ADC to operate 14. After the control signal is applied the microcomputer supplies control signals to the sampling and storage devices to the multiplexer 13 from the second control output and to the ADC 14 from the third control output. In this case, the outputs of the sampling and storage devices are alternately connected to the ADC input, the analog signals are converted to digital codes, and these codes are input into the microcomputer.

Таким образом, на первый вход мультиплексора 13 поступает выхода первого формирователя через первое УВХ 11 напряжение, пропорциональное действующему значению тока I₁ частотой f₁, создаваемого первым источником 4, а на второй вход мультиплексора поступает с выхода второго формирователя 18 через второе УВХ 12 напряжение, пропорциональное действующему значению тока I₂ частотой f₂, создаваемого вторым источником 19. На тpетий и четвеpтый входы мультиплексора 13 поступают через третье 23 и четвеpтое 24 УВХ напряжения с выходов третьего 21 и четвертого 22 фоpмирователей соответственно, пропорциональные действующим значениям напряжений U₁ и U₂. На пятый вход мультиплексора поступает через пятое УВХ 26 напряжение с выхода датчика 25 проводимости охлаждающей среды, пропорциональное 1/R_o.Thus, at the first input of the multiplexer 13, the output of the first driver through the first UVX 11 receives a voltage proportional to the current value of I _{1 with a} frequency f ₁ created by the first source 4, and the second input of the multiplexer receives voltage from the output of the second driver 18 through the second UVX 12, proportional to the current value of current I _{2 with a} frequency f ₂ generated by the second source 19. The third and fourth inputs of the multiplexer 13 are supplied through the third 23 and fourth 24 VHF voltage from the outputs of the third 21 and fourth 2 2 shapers, respectively, proportional to the current voltage values U ₁ and U ₂ . The fifth input of the multiplexer receives through the fifth UVX 26 voltage from the output of the sensor 25 of the conductivity of the cooling medium, proportional to 1 / R _o .

В микроЭВМ в результате проведенного цикла измерений поступают цифровые коды, соответствующие измеренным значениям I₁, I₂, U₁, U₃, 1/R_o. Значения частот напряжений U₁, U₂ первого и второго стабилизированных источников известны и введены в программу микроЭВМ.As a result of the measurement cycle, the microcomputer receives digital codes corresponding to the measured values of I ₁ , I ₂ , U ₁ , U ₃ , 1 / R _o . The voltage frequencies U ₁ , U _{2 of the} first and second stabilized sources are known and entered into the microcomputer program.

Емкость системы охлаждения С_о на несколько порядков меньше емкости изоляции С_и, поэтому ею можно пренебречь и вместо уравнения (2) использовать приближенное равенство (5)
С С_и (5)
Действительно, в первом приближении емкость изоляции каждого стержня синхронной машины может быть представлена как емкость плоского конденсатора, обкладками которого служат медный стержень и сталь сердечника статора. Расстояние между обкладками равно толщине изоляции 1-2 см, а площадь конденсатора равна площади поверхности стеpжня, т.е. произведению его параметра на длину. Для стеpжней 1х5 см при длине генератора 8 им это составляет 12^.10^-3 8 96^.10^-3 10^-2 м². Емкость конденсатора прямо пропорциональна площади и обратно пpопорциональна расстоянию между обкладками, т.е. пропорциональна величине 10^-2/(1-2) ^.10^-2 0,5-1. Емкость шланга с водой, подводящего ее к стержню, также можно рассматривать в первом приближении как емкость конденсатора, обкладками которого является медь стержня и заземленный сливной коллектор. Расстояние между ними равно длине шланга 80 см (0,8 м), а площадь обкладок соответствует сечению шланга около 1 см² 10^-4 м. При этом емкость одного шланга системы охлаждения пропорциональна величине 10^-4/0,8 1,25^.10^-4, т. е. емкость изоляции на 3-4 порядка больше емкости системы охлаждения.The capacity of the cooling system C _о is several orders of magnitude smaller than the capacity of the insulation C _and , therefore, it can be neglected and instead of equation (2) use the approximate equality (5)
C C _and (5)
Indeed, in a first approximation, the insulation capacitance of each rod of a synchronous machine can be represented as the capacity of a flat capacitor, the lining of which is a copper rod and steel of the stator core. The distance between the plates is equal to the insulation thickness of 1-2 cm, and the capacitor area is equal to the surface area of the rod, i.e. the product of its parameter by the length. For rods 1x5 cm with a length of the generator 8 it is 12 ^. 10 ^-3 8 96 ^. 10 ^-3 10 ^-2 m ² . The capacitance of the capacitor is directly proportional to the area and inversely proportional to the distance between the plates, i.e. proportional to 10 ^-2 / (1-2) ^. 10 ^-2 0.5-1. The capacity of the hose with water leading it to the rod can also be considered, to a first approximation, as the capacity of a condenser, the lining of which is the copper of the rod and a grounded drain manifold. The distance between them is equal to the length of the hose 80 cm (0.8 m), and the area of the plates corresponds to the cross-section of the hose about 1 cm ² 10 ^-4 m. Moreover, the capacity of one hose of the cooling system is proportional to 10 ^-4 / 0.8 1.25 ^. 10 ^-4 , i.e., the insulation capacity is 3-4 orders of magnitude greater than the capacity of the cooling system.

Решая на микроЭВМ систему уравнений (1), (3), (4) относительно неизвестных C, R и R_и при известных ω₁, ω₂, I₁, I₂, U₁, U₂, 1/R_o, находим сопротивление изоляции, тангенс угла диэлектрических потерь в изоляции на частоте 50 Гц:
tg δ RC˙2π˙50.Solving the system of equations (1), (3), (4) with respect to the unknown C, R, and R _{and the} known ω ₁ , ω ₂ , I ₁ , I ₂ , U ₁ , U ₂ , 1 / R _o on a microcomputer, we find insulation resistance, dielectric loss tangent of insulation at a frequency of 50 Hz:
tg δ RC˙2π˙50.

Рассчитанные значения R_и и С_и, а также tgδ выводятся из ЭВМ на исполнительный орган 16 и цифровой индикатор 17. Исполнительный орган сравнивает значение R_b и tg δ с допустимыми их значениями и выдает сигнал при снижении R_и или росте tg δ, либо действует на отключение генератора при значительном снижении R_и и росте tg δ. Цифровой индикатор позволяет вести визуальный контроль за параметрами изоляции.The calculated values _and R _and C, as well as tgδ output from the computer to the actuator 16 and the digital indicator 17. The executive authority compares the value of R _b and tg δ with their permissible values, and outputs a signal while reducing the growth of, or R _and tg δ, or acts to turn off the generator with a significant decrease in R _and and an increase in tan δ. A digital indicator allows visual monitoring of insulation parameters.

Claims

1. DEVICE FOR CONTROL OF INSULATION AND PROTECTION OF THE WINDING OF THE STATOR OF THE BLOCK GENERATOR FROM CIRCUIT TO THE GROUND, containing a voltage measuring transformer, the high-voltage windings of which are connected to a star with a grounded neutral and are connected in phase to the terminals of the stator winding, a measuring shunt, a digital input, an anal microcomputer, the output of which is connected to a digital indicator and an executive body, characterized in that the first and second stabilized sources are additionally introduced into the device AC voltage generators, the first and second selective medium-voltage rectifiers, the first voltage-to-voltage converter, the first and second sampling and storage devices, a multiplexer, the first pole of the first stabilized AC voltage source being connected to one terminal of the low voltage winding of the voltage transformer connected to an open triangle, and the second pole through a measuring shunt is connected to another terminal, the inputs of the first voltage to voltage converter connected to the terminals of the measuring shunt, and the output to the input of the first selective shaper of medium-voltage rectifier, the output of which is connected to the input of the first sampling and storage device, the output of the multiplexer is connected to the input of the analog-to-digital converter, and the first and second inputs to the outputs of the first and second sampling devices and storage, respectively, the first control output of the microcomputer is connected to the control inputs of the first and second sampling and storage devices, the second control output of the microcomputer is connected to the control input of the multiplexer, the third control output of the microcomputer is connected to the control input of the analog-to-digital converter, the input of the second selective shaper of the medium-voltage rectifier is connected to the output of the first voltage to voltage converter, and the output to the input of the second sampling and storage device, the poles of the second stabilized AC voltage source are connected with the corresponding poles of the first source.

2. The device according to claim 1, characterized in that it additionally includes a second voltage-to-voltage converter, third and fourth selective shapers of the average rectified voltage, a third and fourth device of sampling and storage, the inputs of the said third and fourth selective shapers of the medium-rectified voltage the output of the second voltage to voltage converter, and the outputs to the inputs of the third and fourth sampling and storage devices, respectively, the outputs of which are connected to the third and fourth inputs of the multiplexer, and the control inputs of the third and fourth sampling and storage devices are connected to the first control output of the microcomputer.

3. The device according to claim 1, characterized in that the fifth sampling and storage device, a cooling medium conductivity sensor connected to the input of the fifth sampling and storage device, the output of which is connected to the fifth input of the multiplexer, and the control input is connected to the first control input microcomputer.