Пристрій автоматичного контролю ізоляції електричної мережі змінного струму

Пристрій автоматичного контролю ізоляції електричної мережі змінного струму, який складається з органа порівняння струму з заданим значенням, вхід якого підключено до виходу ка бельного трансформатора струму нульової ПОСЛІДОВНОСТІ, а також виконавчого органа, який відрізняється тим, що до нього додатково введені з'єднана з джерелом змінного струму обмотка додатково намотана на кабельний трансформатор струму нульової ПОСЛІДОВНОСТІ, а також послідовно з'єднані генератор періодичних імпульсів контролю, перший та другий блоки комутації, логічна схема І і сигнальний орган, при цьому другий вихід першого блока комутації підключено до додаткової обмотки трансформатора струму нульової послідовності, а третій вихід з'єднано з другим входом органа порівняння струму, вихід якого з'єднано з другим входом другого блока комутації, другий вихід другого блока комутації підключено до входу виконавчого органа, при цьому на другий вхід логічної схеми І подається сигнал про неспрацювання основних захистів усіх приєднань системи збірних шин О to Винахід відноситься до автоматичних пристроїв електроенергетичних систем та може використовуватись в електроустановках змінного струму Відомий пристрій для автоматичного контролю ізоляції електричної мережі, який спрацьовує при зростанні значення струму витоку більше заданого, який складається з реле, обмотка якого з'єднана з однієї сторони з землею, а з іншої сторони через діоди підключена до трьох фазних дротів (Андреев В А Релейная защита и автоматика систем электроснабжения - М Высшая школа, 1991) Але цей пристрій спрацьовує при погіршенні ізоляції у будь-якій точці мережі та на любому приєднанні, тобто пристрій не може вибрати пошкоджене приєднання Крім цього, у високовольтній мережі (напругою 6 кВ та більше) реалізація такого пристрою виклики технічні труднощі із-за необхідності застосування діодів та реле з рівнем ізоляції, який відповідає номінальній напрузі мережі Відомий захист генераторів від однофазних замикань на землю, що складається з трансформатора струму нульової ПОСЛІДОВНОСТІ (ТСНП) {з підмагніченням, вихід якого підключено до входу органа порівняння струму з заданим значенням, вихід якого у свою чергу підключено до входу виконавчого органа (Основы техники релейной защиты/ М А Беркович, В В Молчанов, В А Семенов - М Энергоатомиздат, 1984) ТСНП із підмагніченням виконаний таким чином, що струм підмагнічення не наводить електрорушійної сили на виході ТСНП, а тільки збільшує індукцію його магнітопроводу, змінюючи тим самим робочу ділянку характеристики намагнічування За принципом своєї ди цей пристрій спрацьовує при відносно малих струмах замикання на землю в обмотці генератора, а тому при його використанні на кожному приєднанні може виконувати функції селективного контролю ізоляції Але застосування цього пристрою додатково до наявних на кожному приєднанні захистів від замикань потребує великих витрат і в умовах чинних електроустановок неможливо через відсутність для них місця Найбільше близьким по технічній сутності є пристрій захисту від замикань на землю, що складається з кабельного ТСНП, вихід якого підключено до входу органа порівняння струму з заданим 00 со 34689 намагнічування магнітопроводу, де вона має більзначенням, вихід якого підключено до виконавчого шу крутість При цьому поява струму нульової ПОоргана (Собственные нужды тепловых электроСЛІДОВНОСТІ того ж значення призводить до значно станций/ Э М Аббасова, Ю М Голодное, В А більшої зміни вторинного струму, чим без додатЗильберман, А Г Мурзаков, под ред Ю М Голодкової магніторушійної сили Це призводить до піднова - М Энергоатомиздат , 1991 -С МНІЗ) При вищення його чутливості, що дозволяє виявляти значному погіршенні стану ізоляції захищаємого погіршення стану ізоляції, що супроводжується приєднання (кабель - двигун, кабель - трансформалим збільшенням струму нульової ПОСЛІДОВНОСматор и т і ) й опір знижується до нуля або значенТІ Генератор періодичних імпульсів контролю і два ня, близького до нуля, на виході ТСНП з'являється блоки комутації забезпечують періодичність контструм нульової ПОСЛІДОВНОСТІ, що перевищує заролю ізоляції і при цьому виконується автоматичне дане значення, а тому спрацьовує орган порівнянпереключення виходу органа порівняння з виконя, а після цього спрацьовує виконавчий орган і навчого органа на сигнальний орган, а також повідключає пошкоджене приєднання дається додатковий струм в додаткову обмотку в Загальними ознаками прототипу та заявляережимі контролю Збіг режиму контролю ізоляції і мого винаходу є використання кабельного ТСНП, виникнення зовнішнього короткого замикання маоргана порівняння струму і виконавчого органа лоймовірний Проте, якщо такий збіг відбудеться, Задане значення струму органа порівняння то контроль може хибно сформувати сигнал про захисту від замикань на землю вибирається таким, погіршення ізоляції через збільшення струму нещоб воно перевищувало струм при замиканні на балансу Для блокування цього сигналу на другий землю на суміжному приєднанні У цьому випадку вхід сигнального органу через логічну схему І позадане значення струму буде великим і тому придається сигнал від основних захистів усіх приєдстрій не буде реагувати на погіршення стану ізонань системи збірних шин про те, що вони не ляції в початковий період, яке супроводжується спрацювали Струм небалансу ТСНП не впливає незначним зниженням опору, а тому - незначним на роботу захисту від замикань на землю в нормазбільшенням струму нульової ПОСЛІДОВНОСТІ льному режимі, тому що його струм спрацювання У основу винаходу поставлена задача створивибирається більшим ніж власний ємнісний струм, ти такий пристрій контролю ізоляції електричної що значно більше струму небалансу ТСНП Для мережі змінного струму, у якому нові блоки і зв'язпідвищення чутливості контролю ізоляції провоки між ними дозволили б за рахунок прямої дяться заходи щодо зниження значення струму трансформації додаткового змінного струму у втонебалансу ТСНП шляхом симетричного розташуринну обмотку ТСНП, а також доведення магнітовання кабеля в ТСНП рушійної сили до тієї частини кривої намагнічування магнітопроводу, де вона має більшу крутість, На фігурі наведена структурна схема приавтоматично контролювати стан ізоляції по знастрою автоматичного контролю ізоляції електричченню її опору і визначати конкретне приєднання, ної мережі змінного струму на якому почався процес погіршення ізоляції, без Пристрій складається з органа порівняння додаткового використання високовольтних і виміструму з заданим значенням 1, трансформатора рювальних елементів (трансформаторів, ДІОДІВ, струму нульової ПОСЛІДОВНОСТІ 2, виконавчого орструмових реле і ін ) гана 3, генератора періодичних періодичних імпульсів контролю, першого 5 і другого 6 блоків комуПоставлена задача вирішується тим, що в тації, сигнального органа 7, логічної схеми 1 8 і пристрій, який складається з органа порівняння додаткової обмотки 9 струму з заданим значенням, вхід якого підключено до виходу кабельного трансформатора струму Пристрій автоматичного контролю ізоляцп нульової ПОСЛІДОВНОСТІ, а також з виконавчого орпрацює в двох режимах гана, ВІДПОВІДНО до винаходу додатково введені перший - як грубий контроль ізоляції, тобто заобмотка додатково намотана на трансформатор хист від замикань на землю, а другий - як високоструму нульової ПОСЛІДОВНОСТІ і з'єднана з джеречутливий контроль стану ізоляції Основний час лом змінного струму, та послідовно з'єднані генепристрій знаходиться у звичному робочому стані, ратор періодичних імпульсів контролю, перший та тобто як захист від замикань на землю, а тому вхід другий блоки комутації, логічна схема І і сигнальоргана порівняння струму 1 з'єднаний з виходом ний орган, при цьому другий вихід першого блока ТСНП 2, а його вихід через другий блок комутації 6 комутації підключено до додаткової обмотки сполучений із входом виконавчого органа 3 Поки трансформатора струму нульової ПОСЛІДОВНОСТІ, а генератор періодичних імпульсів контролю 4 відтретій вихід з'єднано з другим входом органа поріраховує заданий час на його виході і на всіх трьох вняння струму, вихід якого з'єднано з другим вховиходах першого блока комутації 5 сигнал відсутдом другого блока комутації, другий вихід другого ній і другий вихід другого блока комутації 6 відблока комутації підключено до входу виконавчого ключений від входу сигнального органа 7 Отже, органа, при цьому на другий вхід логічної схеми І сигнальний орган 7 знаходиться у відключеному і подається сигнал про неспрацювання основних неспрацьованому стані Струм в додатковій обмозахистів усіх приєднань системи збірних шин тці 9 відсутній Введення додаткової обмотки, яка намотана Якщо пристрій контролю ізоляції знаходиться на ТСНП і з'єднана з джерелом змінного струму, в режимі захисту від замикань на землю при нордозволяє у режимі контролю ізоляції збільшити мальному режимі роботи мережі, тобто при відсувторинний струм ТСНП за рахунок прямої транстності замикання на землю в мережі і нормальноформації додаткового змінного струму, а також му стані ізоляції приєднання, орган порівняння довести магніторушійну силу до тієї частини кривої струму 1, перший вхід якого підключено до виходу трансформатора струму нульової ПОСЛІДОВНОСТІ 2, порівнює значення вторинного струму в його вхідному ланцюзі з заданим значенням Через відсутність у мережі замикання на землю значення струму нульової ПОСЛІДОВНОСТІ на виході ТСНП 2 менше заданого значення, тому орган порівняння 1 не спрацьований і виконавчий орган захисту від замикань на землю 3, залучений через другий блок комутації 6 до виходу органа 1, також не спрацьований При погіршенні стану ізоляції приєднання також як і при замиканні на землю відбувається збільшення струмів нульової ПОСЛІДОВНОСТІ, але менше чим при замиканні на землю Якщо відбулося таке погіршення, що струм нульової ПОСЛІДОВНОСТІ менше заданого значення захисту від замикань на землю, то захист не спрацьовує Якщо ж відбувається металеве замикання на землю або замикання на землю через незначний перехідний опір, то струм нульової ПОСЛІДОВНОСТІ перевищує задане значення органа 1 і він спрацьовує і через другий блок комутації 6 спрацьовує виконавчий орган 3, що виконає ті ж дії, що і до використання цього захисту від замикань на землю в складі пристою контролю ізоляції (тобто подає сигнал про виникнення замикання на землю або відключає приєднання) Після ТОГО, ЯК генератор періодичних імпульсів контролю 4 після закінчення заданої витримки часу подасть сигнал, що призведе до спрацьовування першого блока комутації 5 пристрій контролю стану ізоляції переходить до другого режиму, тобто високочутливого контролю стану ізоляції При цьому блок 5 по своєму першому виході переключить другий блок комутації 6, що призведе до відключення виконавчого органа 3 від виходу органа порівняння 1 і підключенню до цього виходу органа порівняння струму 1 до сигнального органа 7 По другому виході перший блок комутації 5 подасть сигнал на замикання ланцюга джерела змінного струму в додатковій обмотці 9 ТСНП, а по третьому виході одночасно буде подано сигнал на другий вхід органа порівняння 1, що запобігає його спрацюванню на час перехідного процесу в ТСНП через наростання струму в додатковій обмотці Якщо пристрій знаходиться в режимі контролю, замикання на землю відсутнє, а ІЗОЛЯЦІЯ приєднання знаходиться в нормальному стані, то значення струму нульової ПОСЛІДОВНОСТІ на виході ТСНП 2 менше заданого значення органа порівняння струму 1 Тому орган порівняння струму 1 не спрацьований, отже не спрацьований і сигнальний орган 7, залучений через другий вихід другого блока комутації 6 до виходу органа порівняння 1 Якщо пристрій знаходиться в режимі контролю та відбулося неприпустиме погіршення стану ізоляції, то збільшується струм нульової ПОСЛІДОВНОСТІ і в цьому випадку він перевищить задане значення органа порівняння струму 1, який через це спрацює, а тому через другий вихід другого блока комутації 6 спрацює сигнальний орган 7 Якщо пристрій знаходиться в режимі контролю 34689 та відбулося замикання на землю, то значення струму нульової ПОСЛІДОВНОСТІ перевищить задане значення органа порівняння струму 1 і він спрацює, а через другий вихід другого блока комутації 6, залученого до виходу органа порівняння струму 1, спрацює сигнальний орган 7 Після закінчення часу контролю ізоляції блоки комутації 5 і 6 повернуть пристрій контролю у перший режим (захисту від замикань на землю) Генератор періодичних імпульсів контролю 4 знову почне відраховувати заданий час, при цьому сигнал на його виході буде відсутній Перший блок комутації 5 повернеться до неспрацьованого стану і це призведе до відключення сигнального органа 7 від виходу органа 1 і підключенню до цього виходу органа 1 виконавчого органа 3 Ланцюг джерела змінного струму додаткової обмотки розмикається, тому що зник сигнал від першого блока комутації 5, але орган порівняння струму 1 залишається в спрацьованому стані, тому що струм від ТСНП більше його заданого значення Тому що відбулося замикання на землю й орган порівняння 1 ще залишається в спрацьованому стані, то через перший вихід другого блока комутацГі 6 спрацьовує виконавчий орган 3 захисту від замикань на землю та виконує передбачені ди (сигнал або відключення) З метою виключення хибного спрацювання пристрою контролю ізоляції із-за виникнення струму небалансу при ЗОВНІШНІХ міжфазних коротких замиканнях (к з ) на другий вхід логічної схеми І 8 подається сигнал про неспрацювання основних захистів усіх приєднань системи збірних шин електроспоживача Тому при відсутності міжфазних к з на другий вхід схеми 8 подається логічна одиниця, яка дозволяє проходити сигналу спрацювання з другого виходу блока комутації 6 на вхід сигнального органа 7 Якщо виникне міжфазне зовнішнє к з , то спрацює основний захист пошкодженого приєднання, завдяки чому на другий вхід логічної схеми 8 буде подано логічний нуль Якщо пристрій контролю при цьому був у режимі контролю, то орган порівняння струму 1 може спрацювати із-за великого струму небалансу, але сигнальний орган 7 не спрацює завдяки тому, що логічна схема І 8 не спрацює Пристрій автоматичного контролю ізоляції може застосовуватись в будь-яких електроустановках змінного струму, зокрема для контролю ізоляції приєднань власних потреб електричних станцій, що дозволяє контролювати одночасно якість ізоляції не тільки кабеля, але і двигуна цього приєднання Завдяки такому контролю своєчасно виявляється погіршення ізоляції приєднання і воно виводиться в ремонт у зручний час, тобто відключення приєднання не впливає на режим роботи енергоблока Крім того, при виявленні погіршення ізоляцП електродвигуна власних потреб можуть бути своєчасно проведені профілактичні заходи (чищення, продування, сушіння обмоток статора електродвигуна і т д ) і тим самим запобігти пошкодження, у тому числі і таких, після яких електродвигун не підлягає відновленню 34689 9 Г-1 6 Г —'— 1 ( Фіг. ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул. Артема, 77, м. Київ, 04050, Україна (044)236 - 47 - 24 (