ИСТОЧНИК НАЛОЖЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ СИСТЕМЫ СЕЛЕКТИВНОГО КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ГРУППЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ НАПРЯЖЕНИЕМ ВЫШЕ 1 КВ

Полезная модель относится к электроэнергетике и может использоваться в системах собственных нужд тепловых и атомных электростанций в составе системы селективного контроля состояния изоляции группы электродвигателей (ЭД) собственных нужд переменного тока напряжением выше 1 кВ под рабочим напряжением, основанной на методе наложенного переменного тока.
Известен источник наложенного напряжения (ИНН), входящий в состав системы сигнализации и защиты обмотки статора синхронного генератора при однофазном замыкании на землю (ОЗЗ), основанной на методе наложенного переменного тока, описанный в руководстве по эксплуатации [Siemens Siprotec 4, 7UM62, Manual C53000-G1176-C149-A, Edition 11.2017] и на с. 449-452 книги [Шнеерсон Э.М. Цифровая релейная защита. - М.: Энергоатомиздат, 2007. - 549 с.], содержащий в качестве генератора наложенного тока статический генератор переменного тока (СГЧ), выдающий знакопеременные импульсы, резонансный контур, настроенный на частоту наложенного тока, нагрузочный резистор и заземляющий трансформатор, через обмотки которого наложенный ток попадает в электрическую сеть с контролируемым синхронным генератором. Статический генератор переменного тока соединяется последовательно с резонансным контуром. Параллельно им подключается нагрузочный резистор, параллельно которому подключается обмотка низшего напряжения (НН) заземляющего трансформатора, соединенная в разомкнутый треугольник.
Недостатком описанного источника является использование нестандартного оборудования - заземляющего трансформатора, не предназначенного для установки на выкатной тележке ячейки комплектного распределительного устройства (КРУ).
Известен ИНН, лишенный этого недостатка, применяемый в составе устройства сигнализации и защиты от ОЗЗ, основанного на методе наложенного переменного тока [Вайнштейн Р.А., Колодяжный В.В., Юдин С.М. Устройство для защиты блока генератор - трансформатор от замыкания на землю. Авторское свидетельство СССР №1010690, Н02Н 7/06. Томский ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. С.М. Кирова, SU. Дата приоритета: 17.12.1980. Опубликовано: 07.04.1983]. Указанный источник наложенного напряжения в качестве генератора наложенного тока содержит ферромагнитный делитель частоты (ДЧ), высокодобротный резонансный контур, настроенный на частоту наложенного тока, и серийно выпускаемый трансформатор напряжения (ТН), через обмотки которого наложенный ток попадает в электрическую сеть с контролируемым электрооборудованием. Ферромагнитный делитель частоты через высокодобротный резонансный контур подключается к обмотке НН трансформатора напряжения, соединенной в разомкнутый треугольник.
Ферромагнитный делитель частоты и высокодобротный резонансный контур, входящие в состав указанного ИНН, имеют большие габариты и вес и не могут быть размещены в релейном отсеке ячейки КРУ ТН, что является недостатком указанного устройства.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению (прототипом) является источник наложенного напряжения, используемый в системе контроля изоляции, сигнализации и защиты обмотки статора синхронного генератора при ОЗЗ, основанной на методе наложенного переменного тока [Сирота И.М., Шаповал А.П., Богаченко А.Е., Довбня Г.Н. Защита от замыканий на землю обмотки статора блочных генераторов: Тип КЗС-25. - Киев: ИЭД АН УССР, 1981. - 38 с.], содержащий ферромагнитный делитель частоты, выдающий сигналы наложенного тока, резонансный контур, настроенный на частоту наложенного тока, и серийно выпускаемый трансформатор напряжения. Ферромагнитный делитель частоты через резонансный контур подключается к обмотке НН указанного трансформатора напряжения, соединенной в разомкнутый треугольник.
Вышеприведенный ИНН используется в составе устройства защиты от ОЗЗ, где не требуется высокая чувствительность к сопротивлению изоляции, поэтому создаваемый им наложенный ток в электрической сети собственных нужд недостаточен для осуществления селективного контроля изоляции электродвигателей напряжением выше 1 кВ. Увеличение уровня наложенного тока в сети собственных нужд напряжением выше 1 кВ посредством увеличения мощности данного ИНН приведет к недопустимому увеличению его габаритов и веса без возможности последующего размещения этого ИНН в релейном отсеке ячейки КРУ ТН.
Задачей полезной модели является обеспечение селективного контроля изоляции группы электродвигателей собственных нужд напряжением выше 1 кВ с использованием метода наложенного переменного тока, при размещении источника наложенного напряжения в ячейке КРУ.
Технический результат, получаемый при использовании полезной модели, заключается в обеспечении требуемого уровня наложенного тока в цепи электродвигателей собственных нужд и исключении перегрузки источника наложенного напряжения, размещенного в ячейке КРУ.
Поставленная задача решается тем, что предлагается усовершенствованный источник наложенного напряжения, входящий в состав системы селективного контроля состояния изоляции группы электродвигателей напряжением выше 1 кВ под рабочим напряжением с использованием метода наложенного переменного тока. В состав указанного ИНН входит статический генератор переменного тока, формирующий на выходе разнополярные импульсы наложенного тока, последовательно соединенные с ним дроссель, параллельно зажимам которого включен ограничитель перенапряжений, автоматический выключатель с максимальным расцепителем тока и серийно выпускаемый трансформатор напряжения, обмотки НН которого соединены в разомкнутый треугольник. Серийно выпускаемый ТН устанавливается на выкатной тележке ячейки КРУ, а СГЧ, дроссель с ограничителем перенапряжений и автоматический выключатель с максимальным расцепителем тока устанавливаются в релейном отсеке ячейки КРУ этого ТН. Источник наложенного напряжения, выводами которого являются зажимы обмотки высшего напряжения (ВН), соединенной в звезду с заземленной нейтралью, серийно выпускаемого ТН, подключается к секции шин собственных нужд с контролируемыми ЭД.
На фиг. 1 приведена схема предлагаемого ИНН.
В состав ИНН входят: статический генератор переменного тока СГЧ, формирующий на выходе разнополярные прямоугольные импульсы, дроссель LR с ограничителем перенапряжений FV, автоматический выключатель QF с максимальным расцепителем тока SQF и серийно выпускаемый трансформатор напряжения TV.
Статический генератор переменного тока СГЧ подключается в цепь обмотки НН трансформатора напряжения TV, соединенной в разомкнутый треугольник, через последовательно соединенные дроссель LR, параллельно зажимам которого включен ограничитель импульсных перенапряжений FV, и автоматический выключатель QF с максимальным расцепителем тока SQF. Обмотки ВН, соединенные в звезду с заземленной нейтралью, серийно выпускаемого трансформатора напряжения TV являются выводами ИНН. Источник наложенного напряжения подключается к шинам А, В, С питания собственных нужд напряжением выше 1 кВ (как правило, 6 кВ) и выдает наложенный ток в электрическую сеть с контролируемыми электродвигателями.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
В нормальном режиме при отсутствии дефектов в изоляции обмоток статоров контролируемых электродвигателей источник наложенного напряжения ИНН выдает на шины А, В, С секции собственных нужд напряжением выше 1 кВ практически емкостный ток. Этот ток обусловлен емкостной проводимостью на землю изоляции оборудования, подключенного к шинам А, В, С питания собственных нужд напряжением выше 1 кВ. Напряжение на дросселе LR не достигает уровня срабатывания ограничителя импульсных перенапряжений FV. Ток в цепи обмотки НН трансформатора напряжения TV, соединенной в разомкнутый треугольник, не достигает уровня срабатывания максимального расцепителя тока SQF. Максимальный расцепитель тока SQF не срабатывает и не действует на отключение автоматического выключателя QF. Силовой контакт автоматического выключателя QF замкнут.
С ухудшением состояния изоляции электрооборудования, подключенного к шинам А, В, С секции собственных нужд напряжением выше 1 кВ, уровень наложенного тока в цепи этого электрооборудования увеличивается с увеличением в этом токе активной составляющей, тогда как уровень наложенного тока в цепи генератора переменного тока СГЧ незначительно снижается. При значительном снижении сопротивления изоляции электрооборудования, подключенного к шинам А, В, С, в электрической сети собственных нужд напряжением выше 1 кВ появляется напряжение нулевой последовательности промышленной частоты, которое прикладывается к обмоткам ВН, соединенным в звезду с заземленной нейтралью, трансформатора напряжения TV. При этом в цепи обмотки НН трансформатора напряжения TV, соединенной в разомкнутый треугольник, появляется ток промышленной частоты, ограниченный дросселем LR. Таким образом, по элементам ИНН протекает ток, состоящий из наложенного тока и тока промышленной частоты. Уровня этого тока не достаточно для срабатывания максимального расцепителя тока SQF, поэтому он не действует на отключение автоматического выключателя QF. Силовой контакт автоматического выключателя QF замкнут. Напряжение на дросселе LR, вызванное наложенным током и током промышленной частоты, не достигает уровня срабатывания ограничителя импульсных перенапряжений FV.
При однофазном замыкании на землю в электрической сети собственных нужд напряжением выше 1 кВ ток в цепи обмотки НН трансформатора напряжения TV, соединенной в разомкнутый треугольник, ограниченный дросселем LR, резко возрастает и достигает уровня срабатывания максимального расцепителя тока SQF. Последний срабатывает и действует на отключение автоматического выключателя QF. Напряжение, возникающее на дросселе LR при отключении автоматического выключателя QF, возрастает до недопустимого значения и ограничивается на уровне остающегося напряжения ограничителя импульсных перенапряжений FV. Таким образом, применение дополнительно введенных элементов, а именно дросселя LR с ограничителем перенапряжений FV и автоматического выключателя QF с максимальным расцепителем тока SQF, исключает возможность протекания по ИНН недопустимых значений тока, возникающего при ОЗЗ, и снижает коммутационные перенапряжения при отключении дросселя LR. Благодаря предложенному техническому решению, обеспечивается работоспособность ИНН, размещенного в релейном отсеке и на выкатной тележке ячейки КРУ серийно выпускаемого ТН.
Предлагаемый источник наложенного напряжения, используемый в составе системы селективного контроля состояния изоляции ЭД собственных нужд напряжением выше 1 кВ под рабочим напряжением, основанной на методе наложенного переменного тока, обладает следующей совокупностью достоинств:
- существенно уменьшаются габариты и вес источника наложенного напряжения, серийно выпускаемый трансформатор напряжения которого устанавливается на выкатной тележке ячейки КРУ ТН, а остальная часть оборудования ИНН устанавливается в релейном отсеке ячейки КРУ этого ТН;
- исключается возможность протекания по элементам ИНН, в том числе по обмоткам ТН, недопустимых токов, возникающих при ОЗЗ в электрической сети с контролируемыми электродвигателями напряжением выше 1 кВ;
- дополнительно введенные в ИНН элементы обеспечивают требуемый по условиям чувствительности устройства контроля изоляции ЭД уровень наложенного тока в цепи этих ЭД и снижают до допустимого уровня значения коммутационных перенапряжений на дросселе LR и генераторе переменного тока СГЧ.