Устройство для обнаружения разрядов в обмотке электрической машины

Устройство для обнаружения разрядов в обмотке электрической машины
Область техники
Полезная модель относится к области электротехники и предназначена для предотвращения отказов (аварий) электрических нашин.
Предшествующи уровень техники
Известно устройство для обнаружения разрядов и определения места их возникновения в обмотке l. Устройство содержит два индуктивных резонансных датчика, обмотки которых соединены между собой по дифференциальной схеме и подключены к входу измерителя разрядного тока.
Устройство ft действует лишь в условиях остановленной машины и не пригодно для обнаружения разрядов в работающей машине.
Этот недостаток устранен в известном устройстве 2, которое является наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству.
3 состав убтройотва-прототипа 2 входят усилитель, фильтр, аттенюатор, пиковый детектор, интегратор и средства отображения информации.
Устройство подключается через систему присоединения к нулевому выводу обмотки статора и принимает электромагнитные излучения, распространяющиеся из обмотки работающей машины. Фильтр выделяет частоты от 2 МГц до 10 УГц, Сигналы детектируются пиковым детектором, при этом выделяется амплитуда импульсов, которая измеряется и индицируется.
Недостатками известного решения-прототипа являются низкие помехоустойчивость и чувствительность.
Эти недостатки обусловлены следующими причинами.
Для выделения сигналов, возникающих от разрядов в обмотке статора машины, из смеси этих сигналов о помехами, вызванными влиянием тока возбуждения (периодические помехи) и внешними факторами (случайные помехи), используется фильтр о полосой частот от 2 ЫГц до 10 МГц. Затухание сигналов в обмотке растет очень быстро о увеличением частоты (из-за потерь в высоковольтной, низкочастотной изоляции обмотки, в активной стали сердечника статора и из-за неоднородности волнового сопротивления обмотки). Энергетический спектр сигналов от разрядов, возникающих в удаленных от нулевого вывода частях обмотки, из-за затухания высокочастотных составляющих, снижается до сотен килогерц. Поэтому на выходе фильтра уровень сигналов, возникающих в дальней от нулевого вывода половине обмотки и особенно вблизи фазных проводов (там, где напряженность поля и вероятность возникновения разрядов максимальны), оказывается соизмеримым о уровнем помех и недостаточным для обнаружения и измерения сигналов. Это приводит к пропуску опасных разрядов в обмотке из-за недостаточной избирательности известного устройства.
Сместить нижнюю границу частоты фильтрации вниз в известном устройстве не представляется возможным, т.к. коммутационные импульсы из системы возбуждения в десятки и сотни раз превышают по напряжению импульсы разрядов, а их энергетический спектр лежит в области частот до двух мегагерц.
При значительном уровне случайных помех, а также при использовании в схеме возбуждения генератора современных высокочастотных тирлоторов (особенно при больших углах отпирания этих тиристоров) суммарная Энергия помех на выходе фильтра окзываетоя выше энергии импульсов от разрядов. Это приводит к ложным срабатываниям устройства.
Так как в известном устройстве используется пиковый детектор, то вероятность ложного срабатывания еще более повышается при попадании на вход устройства импульса помехи большой амплитуды, Таким образом, помехоустойчивость известного устройства оказывается недостаточной.
Раскрытие полезной модели
Задача данного предложения - создание устройства, способного повысить достоверность обнаружения разрядов в обмотке электрической машины.
Решение этой задачи достигается тем, что в устройство для обнаружения разрядов в обмотке электрической машины, содержащее усилитель, фильтр, детектор и интегратор в составе последовательной цепи, включенной между входом, предназначенным для подключения к системе присоединения одного из выводов обмотки статора электрической машины, ц вшвдвм, предназначенным для подключения к средствам отображения информации, введен формирователь сигналов запрета интегрирования, при этом детектор выполнен линейным, а интегратор снабжен дополнительным входом, к которому подключен выход формирователя сигналов запрета интегрирования, вход которого соединен о выходом детектора.
Ото позволяет отстроиться как от периодических, так и от случайных помех, и, таким образом, повысить достоверность обнаружения разрядов в обмотке машины.
3.
Это дает дополнительный эффект, так как позволяет отстроиться даже от тех помех, временное положение которых совпадает о фронтом нарастания напряжения на выходе детектора.
Другим развитием предложенного решения является внутреннее выполнение форшрователя сигналов запрета интегрирования в виде входного кошаратора, выходного триггера и одновибратора, вход которого соединен о выходом компаратора и R - входом выходного триггера, S - вход которого соединен о выходом одновибратора.
Такое выполнение является наиболее простым и вместе о тем достаточным для подавления помех высокого уровня.
Описание фигур чертеже
Суящооть полезной модели поясняется чертежами:
фиг Л - структурная схема устройства;
фиг.2 - структурная схема (внутреннее выполнение)
формирователя сигналов запрета интегрирования;
фиг.З - временная диаграмма напряжений, поясняющая работу устройства.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели.
Устройство фиг.1 соде ракит усилитель I, фильтр 2, детектор 3 ж интегратор 4,в составе последовательной цепи, включенной между входом 5 и выходом б, а также формирователь 7 сигналов запрета интегрирования. Интегратор 4 снабжен дополнительным входом, к которому подключен выход формирователя 7, вход которого соединен с выходом детектора 3. Вход 5 предназначен для подключения к системе 8 присоединения одного из выводов обмотки
статора электрической машины, а выход 6 - для подключения к средствам 9 отображения информации
Между выходом детектора 3 и входом интегратора 4 может быть включен узел 10 задержки.
тюрмирователь 7 (ом, фиг.2) выполнен в виде входного компаратора II, выходного триггера 12 и одновжбратора 13. Вход одповибратора 13 соединен о выходом компаратора II и R- входом триггера 12, Ј - вход которого соединен о выходом одновибратора 13
На временной диаграмме (фиг.З) приведены: UL- напряжение сети промышленной частоты;  напряжение на входе фильтра 2; Мл- напряжение на выходе фильтра 2;  напряжение на выходе узла 10 задержки; U.; напряжение на выходе формирователя 7;
На диаграммах напряжений W 3 4:
А - полезный сигнал;
Б - периодическая помеха;
В - случайная помеха,
Устройство фжг.1, о учетом выполнения формирователя 7 по схеме фиг.2, работает следующим образом.
Напряжение из нулевой точки отаторной обмотки, пройдя через систему 8, отделяющую частоты ниже I кГц поступает на вход 5, усиливается блоком I и проходит через полосовой фильтр 2, кшторый выделяет частоты от 50 кГц до 150 кГц. орма напряжения Uo на входе фильтра 2- приведена на фиг.З. Отфильтрованное наваемых системой возбуадения, ж случайные (внешние) помехи (В). Напряжение Ц;:, детектируется линейным детектором 3 и поступает на интегратор 4 и вход блока 7. Компаратор II блока 7 при появлении помехи (напряжение помех существенно превышает уровень полезных сигналов) срабатывает и опрокидывает триггер 12, а после пропадашя помехи возвращается в исходное состояние и запускает задним фронтом одиовибратор 13, который, в свою очередь, через некоторый интервал времени возвращает триггер 12 в исходное состояние. Таким образом, на выходе блока 7 формируются импульсы запрета (низкий уровень напряжения Ц на фиг.З).
Зыходныэ импульсы о блока 7 ( #5 на фиг.З) поступают на дополнительный вход интегратора 4 и открывают его.
Таким образом, интегратор 4 накапливает сигналы только в те интервалы времени, в которые отсутствуют it случайные, и периодические помехи. Напряжение, накопленное в интеграторе 4, пропорционально уровню полевных сигналов и может индицироваться на средствах 9 отображения информации (ом. пунктир на фиг.1) или вводиться в ЭВМ для дальнейшей обработки,
При наличии узла. 10 задержи напряжение, поступающее о выхода детектора 3, задерживается на время Тт (ом. Ц на фиг.З), которое должно быть не меньше времени, необходимого для срабатывания компаратора II блока 7.
Промышленная применимость
По схеме фиг.1 с выполнением формирователя 7 по схеме фиг.2 был изготовлен образец устройства. Проведенные испытания этого образца на гидрогенераторах Саратовской ГЭС показали, что предлагаемое решение позволяет достоверно судить о состоянии всей обмотки машины. Кроме того, постоянный контроль за уровнем разрядов в изоляции обмотки позволяет обнаружить ее повревдение в
Иоточншш информации
1.А.с. .7620У7, Устройство для обнаружения разрядов и определения места их возникновения в обмотке, 1ЖИ ТЮ2К 15/00, 1980р.
2.Патент CLJA :ЭДЗЗ&18.    1° Ш  i и,ft- i n. pu   c- ici- Pn.a с /к.  .
Ж14 H03I 7/00; HIOI 3GI/33, 1989г.