SU1705773A1 - Устройство дл контрол изол ции цепей генераторного напр жени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технике контрол  изол ции цепей генераторного напр жени  блока генератор-трансформатор с вод ным непосредственным охлаждением обмоток статора в рабочем режиме и может быть использовано на электрических станци х . Цель изобретени  - повышение точности измерений и надежности. Достигаетс  Изобретение относитс  к контрольно- измерительной технике и может быть использовано на электрических станци х дл  контрол  изол ции цепей генераторного напр жени  блока генератор-трансформатор с вод ным непосредственным охлаждением обмотки статора генератора. Цель изобретени  - повышение точности измерений и надежности. На чертеже приведена структурна  схема устройства. за счет того, что к измерительному трансформатору 1 напр жени , имеющему схему соединени  обмоток звездой с заземленной нейтралью, присоединены два источника 7, 8 переменного напр жени  различных частот , создающие наложенный ток в изол ции генератора и системе охлаждени . Этот ток поступает на входы двух блоков 9,10 вычислени  квадрата полной эквивалентной проводимости изол ции, а с выходов этих блоков на дифференциальный усилитель 11 и далее на блок вычислени  квадратного корн  12, на выходе которого получают напр жение , пропорциональное активной эквивалентной проводимости изол ции и охлаждающей среды. Это напр жение поступает на первый вход первого дифференциального усилител  4, на второй вход которого поступает напр жение с выхода датчика 3 проводимости окружающей среды . На выходе первого дифференциального усилител  получают сигнал, пропорциональный активной проводимости изол ции. 1 ил. Устройство содержит измерительный трансформатор напр жени  1, преобразователь 2 тока в напр жение, датчик 3 проводимости охлаждающей среды, первый дифференциальный усилитель 4, регистрирующий блок 5, исполнительный блок 6, первый 7 и второй 8 источники переменного напр жени  одинаковой амплитуды, первый 9 и второй 10 блоки вычислени  квадрата полной проводимости, второй дифференциальный усилитель 11. блок извлечени  квадратного корн  12. (Л 2 ел VI 44 СО

Description

Каждый из блоков 9 и 10 вычислени  квадрата полной проводимости содержит последовательно включенные селективный фильтр 13, 15 и блок 14 и 16 формировани  квадрата среднеквадратичного значени  напр жени . Преобразователь 2 тока в напр жение содержит измерительный шунт 17,  вл ющийс  токовой цепью этого преобразовател , и масштабный усилитель 18. Датчик 3 проводимости охлаждающей среды содержит первый 19 и второй 20 датчики удельной проводимости охлаждающей среды и сумматор 21. Каждый из датчиков удельной проводимости охлаждающей среды содержит источник 22 посто нного напр жени , измерительный элемент 23, преобразователь 24 посто нного тока в напр жение .

При этом высоковольтные обмотки измерительного трансформатора 1 напр жени  соединены в звезду с заземленной нейтралью и присоединены пофазно к выводам обмотки статора, а три низковольтные обмотки измерительного трансформатора напр жени  соединены с разомкнутый треугольник , т.е. второй вывод первой обмотки соединены с первым выводом второй обмотки , второй вывод которой соединен с первым выводом третьей обмотки, ко второму выводу которой присоединен первый вывод токовой цепи 17 преобразовател  2 тока в напр жение. Первый 7 и второй 8 источники переменного напр жени  присоединены своими первыми выводами к первому выводу первой низковольтной обмотки, а своими вторыми выводами - ко второму выводу токовой цепи 17 преобразовател  2 тока в напр жение. Входы первого 9 и второго 10 блоков, вычислени  квадрата полной проводимости присоединены к выходу преобразовател  2 тока в напр жение. Выход первого 9 блока вычислени  квадрата полной проводимости присоединен к первому входу второго дифференциального усилител  11, Выход второго 10 блока вычислени  квадрата полной проводимости присоединен ко второму входу второго дифференциального усилител  11, выход которого присоединен ко входу блока 12 вычислени  квадратного корн . Датчик 3 проводимости охлаждающей среды присоединен к первому входу первого дифференциального усилител  4, второй вход которого присоединен к выходу блока 12 вычислени  квадратного корн , а выход - ко входам регистрирующего 5 и исполнительного 6 блоков. Первый 19 и второй 20 датчики удельной проводимости охлаждающей среды присоединены ко входам сумматора 21, выход которого  вл етс  выходом датчика

3. При этом в каждом из датчиков 19 и 20 источник 22 посто нного напр жени  одним полюсом присоединен к заземленной шине, а вторым - ко входу измерительного

элемента 23, выход которого присоединен ко входу преобразовател  24 посто нного тока в напр жение. Входы масштабного усилител  18 в преобразователе 2 тока в напр жение присоединены к выводам токовой цепи 17, а выход усилител  18  вл етс  выходом преобразовател  2 тока в напр жение .

При этом полоса пропускани  селективного фильтра 13 первого блока 9 вычислени  квадрата полной проводимости соответствует частоте первого источника 7 временного напр жени , полоса пропускани  селективного фильтра 15 второго блока 10 соответствует частоте второго источника

8, Коэффициент передачи второго дифференциального усилител  11 по первому входу равен m2/(mi-1), а по второму входу равен - 1(т2 1), где т - отношение частот второго и первого источников переменного напр жени .

Устройство работает следующим образом .

Под действием напр жени  Ui первого источника переменного напр жени  7 с частотой fi через низковольтные обмотки измерительного трансформатора напр жени , соединенные по схеме .разомкнутого треугольника, протекает ток И. Он создает ЭДС нулевой последовательности в высоковольтных обмотках измерительного трансформатора напр жени , которые обусловливают протекание токов нулевой последовательности частоты fi через изол цию блока. При условии пренебрежени  малыми

по сравнению с величиной сопротивлени  изол ции активными сопротивлени ми первого источника 7 переменного напр жени , измерительного шунта 17, измерительного трансформатора напр жени  2 и индуктивными сопротивлени ми обмотка статора генератора , силового трансформатора, измерительного трансформатора напр жени  и индуктивности первого источника 7 переменного напр жени , величина тока I

определ етс  полной проводимостью изол ции на частоте fi:

li Ui(G + j2jrfi -C)K2

(1)

где G - эквивалентна  активна  проводимость изол ции блока и охлаждающей среды

G Си + Go Си - активна  проводимость изол ции;

Go активна  проводимость охлаждающей среды;

С - эквивалентна  емкость изол ции и охлаждающей среды;

К - коэффициент трансформации измерительного трансформатора напр жени  3, равный отношению номинальных напр жений низковольтной и высоковольтной обмоток .

Под действием напр жени  U2 второго источника переменного напр жени  8 частотой f2 через низковольтные обмотки измерительного трансформатора напр жени  протекает ток 12, величина которого определ етс  полной проводимостью изол ции на частоте h:

l2 U2(G + j2jrf2C)K2 (2)

Эти токи создают падение напр жени  на токовой цепи 17 преобразовател  2 тока в напр жение, которое усиливаетс  масштабным усилителем 18. Таким образом, на выходе преобразовател  2 имеем напр жение частоты fi, пропорциональное току И, и напр жение частоты f2, пропорциональное току 2. Эти напр жени  поступают на входы блоков 9 и 10 вычислени  квадрата полной проводимости. При этом селективный фильтр 13 первого блока 9 выдел ет соответствующую частоту fi, котора  поступает на блок 14 формировани  квадрата среднеквадратичного напр жени , на выходе которого образуетс  посто нное напр жение, пропорциональное И2. Аналогично селективный фильтр 15 второго блока 10 выдел ет составл ющую частоты f2, котора  поступает на блок 16 формировани  квадрата среднеквадратичного напр жени , на выходе которого образуетс  посто нное напр жение , пропорциональное I22. Таким образом , на выходах первого 9 и второго 10 блоков вычислени  квадрата полной проводимости образуютс  напр жени  Ug, Uio, которые с учетом (1) и (2) пропорциональны квадрату полной проводимости изол ции соответственно на частотах fi и fa:

и9 К22112 К22и2(С2 + )К2 (3) Uio - K22l22 K22U2(G2 + 4 )К2 (4)

где «2 - коэффициент передачи преобразовател  2 тока в напр жение;

U - Ui - Ua - действующее значение напр жени  первого 7 и второго 8 источников переменного напр жени .

Напр жени  Ug и Uio поступают на входы второго дифференциального усилител 

11, который имеет коэффициент передачи

m 2 по первому входу, равный

1

по второму входу t m - 1

h где m .

Таким образом, коэффициенты переда- чи второго дифференциального усилител  по первому и второму входу соответственно равны

15

f3

f2

а на выходе этого усилител  с учетом (3) и (4) образуетс  напр жение, равное

20

f2

(5)

25

Это напр жение поступает на вход блока вычислени  квадратного корн  12, на выходе которого получим напр жение

30

Ui2 MJn K2UGK,

(6)

которое пропорционально эквивалентной активной проводимости изол ции блока ге5 нератор-трансформатор и охлаждающей среды.

Дл  определени  проводимости системы охлаждени  служит датчик 3, содержащий датчики удельной проводимости

0 охлаждающей среды 19 на входе и 20 на выходе системы охлаждени , и сумматор 21. Каждый из датчиков удельной проводимости охлаждающей среды содержит внутренний источник опорного напр жени  22,

5 который через электроды измерительного элемента 23 соединен с преобразователем тока в напр жение, выполненным на базе операционного усилител  24. Ток, протекающий под действием источника 22 между

Q электродами 23, пропорционален удельной проводимости дистилл та. Электроды изготовлены таким образом, что рассто ние между ними Ьз - 1 см, площадь Баз ™ 1 см2, поэтому сопротивление между ними

5-Ј-Я

где g - удельна  проводимость дистилл та. Ток на входе усилител  24

-i&-Ј (8)

где U22 - напр жение внутреннего источника опорного напр жени  22

пп К1в - t± . $23- коэффициент передачи

датчика удельной проводимости 19.

На выходе преобразовател  тока в напр жение 24 имеем напр жение

U« - U24 - К24 Kie 9 - 9. (9)

где К24 -1 /Кие коэффициент передачи преобразовател  тока в напр жение 24.

Сумматор 21 имеет коэффициенты усилени  по обоим входам, равные

-№

(Ю)

где S и п - сечение и количество водо про вод щих шлангов на напоре и сливе;

I- длина генератора.

На выходе сумматора 21 получим напр жение , пропорциональное активной проводимости охлаждающей среды Go:

U3-U21-K21(U19 + U20) (11)

К21 2g « g

На выходе дифференциального усилител  А имеем напр жение LM. пропорциональное активной проводимости изол ции блока генератор-трансформатор

U4-K4.1 -U12-K4.2 U3- G-GO - GK

(W)

где K4,ii Кдд - коэффициенты передачи дифференциального усилител  4 соответственно по пр мому и инверсному входам: К/и (fcUT jKw-i.

Напр жение с выхода дифференциального усилител  4 поступает далее на регист- рирующий блок 5 дл  измерени  и регистрации текущего значени  активной проводимости изол ции генератора и на исполнительный блок 6, подающий сигнал на отключение генератора, если проводимость изол ции блока генератор-трансформатор превысит допустимое значение. Исполнительный элемент выполнен в виде компаратора , выход которого присоединен к обмотке геркона.

Частоты источников переменного напр жени  7 и 8 выбирают отличными от промышленной частоты.

Надежность устройства повышаетс 

вследствие использовани  наложенного переменного напр жени , в результате чего достигаетс  гальваническа  разв зка с высоковольтными цеп ми. Точность измерени  активной проводимости изол ции

0 повышаетс  вследствие использовани  двух источников переменного напр жени  разных частот и последующего вычислени  полной проводимости и ее активной составл ющей , в результате чего исключаетс  вли5  ние емкостной проводимости.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  контрол  изол ции цепей генераторного напр жени  с непосредственным вод ным охлаждением обмоток

   0 статора, содержащее измерительный трансформатор напр жени , высоковольтные обмотки которого соединены в звезду с заземленной нейтралью и присоединены пофазно к выводам обмотки статора, датчик

   5 проводимости охлаждающей среды, первый дифференциальный усилитель, выход которого присоединен к входам регистрирующего и исполнительного элемента, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точ0 ности измерений и надежности, в него введены первый и второй источники переменного напр жени  неизменной амплитуды , первый и второй блоки вычислени  квадрата полной проводимости, второй

   5 дифференциальный усилитель, блок вычислени  квадратного корн , перва , втора  и треть  низковольтные обмотки измерительного трансформатора напр жени , причем второй вывод первой низковольтной обмот0 ки соединен с первым выводом второй низковольтной обмотки, второй вывод которой соединен с первым выводом третьей низковольтной обмотки, к второму выводу которой присоединен первый вывод токовой

   5 цепи преобразовател  тока в напр жение, а первый и второй источники переменного на- пр жени  присоединены своими первыми выводами к первому выводу первой низковольтной обмотки, а своими вторыми

   0 выводами - к второму выводу токовой цепи преобразовател  тока в напр жение, входы первого и второго блоков вычислени  квадрата полной проводимости присоединены к выходу масштабного усилител , а выходы 5 соответственно к первому и второму входам второго дифференциального усилител , выход которого присоединен с входу блока вычислени  квадратного корн , датчик проводимости охлаждающей среды присое- динен к первому входу первого дифференциального усилител , второй вход которого присоединен к выходу блока вычислени  квадратного корн , причем каждый блок вычислени  квадрата полной проводимости содержит последовательно включенные селективный фильтр и блок формировани  квадрата среднеквадратичного значени  напр жени , при этом полоса пропускани  селективного фильтра первого блока вычислени  квадрата пол0

   ной проводимости соответствует частоте первого источника переменного напр жени , полоса пропускани  селективного фильтра второго блока - частоте второго источника, а коэффициент передачи второго дифференциального усилител  по первому входу равен m2/(m2-1), а по второму входу равен 1/(т -1), где т - отношение частот второго и первого источников переменного напр жени .

   (