ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ИЗОЛЯЦИИ СТАТОРА ГЕНЕРАТОРА, НАХОДЯЩЕГО ПОД НАПРЯЖЕНИЕМ

АННОТАЦИЯ

Показаны и проверены пути практической реализации проблемы совершенствования защит от замыканий на землю. Обоснована необходимость совершенствования способов и устройств защиты от замыканий на землю.

Совершенствование защит от замыканий на землю должно идти не только в направлении более благоприятного обеспечения традиционных требований (чувствительность, надежность, быстродействие) но также и в направлении выявления дефектов изоляции в начальной стадии и предупреждение аварий.

Рассмотрены возможности разработки устройств для определения параметров изоляции статора генератора, находящего под напряжением. Разработана структурная и принципиальная схема устройства на основе операционных усилителей интегрального исполнения.

Предложена структурная схема устройства для определения параметров изоляции статора генератора, находящего под напряжением на основе микро ЭВМ. Показаны и проверены пути практической реализации проблемы совершенствования защит от замыкания на землю.

ABSTRACT

The ways of practical implementation of the problem of improving the protection against earth faults are shown and verified. The necessity of improving the methods and devices of protection against earth faults is grounded.

Improvement of protection against earth faults should go not only towards more favorable provision of traditional requirements (sensitivity, reliability, speed) but also towards detecting insulation defects at the initial stage and preventing accidents.

Considered the possibility of developing devices for determining the insulation parameters of the stator of the generator, which is under voltage. A structural and schematic diagram of the device based on integrated-use operational amplifiers has been developed.

A block diagram of the device for determining the insulation parameters of the stator of the generator, which is energized on the basis of a micro-computer, is proposed. Showing and tested ways of practical implementation of the problem of improving the protection against earth fault.

Ключевые слова: энергетика, генератор, изоляция, напряжение, устройства, блок схема, принципиальная схема, операционный усилитель.

Keywords: energy, generator, isolation, voltage, devices, block diagram, circuit diagram, operational amplifier.

Введение

В связи с повышенной конструктивной сложностью и пониженной перегрузочной способностью современных мощных генераторов с непосредственным охлаждением проводников обмоток, обусловленной более интенсивным использованием активных материалов, к выполнению и параметрам их релейной защиты предъявляется все более высокие требования [1-2].

Изоляция обмотки статора генератора и изоляция трансформатора являются наиболее повреждаемыми элементами блока генератор – трансформатор. Большинство повреждений блока генератор – трансформатор начинаются с однофазных замыканий или сопровождаются ими.

На основании опыта эксплуатации электрических машин и испытаний их изоляции, освещенных в существующей литературе можно сделать вывод, что в результате воздействия внешних и внутренних факторов с течением времени электрическая изоляция постепенно стареет [3]. Старение изоляции завершается, в конечном счете, пробоем, выходом из строя изоляции. В большинстве случаев пробою изоляции предшествует длительная стадия развития дефектов изоляции и формирования участков пути пробоев.

Из изложенного следует, что совершенствование релейной защиты от однофазных замыканий на землю и разработка устройства для раннего выявления дефектов изоляции, развитие которых может привести к аварийным отключениям генератора являются, важным средствами повышения надежности работы генератора.

Основное содержание

В настоящее время известно большое количество устройств защиты от замыкания на землю, работающих на различных принципах [4,5,6]. Однако вследствие сложности и многообразия режимов однофазных замыканий и их влияние на работу релейной защиты ни одно из них не удовлетворяет всем требованиям. Сам факт наличия ряда вариантов защиты блока генератор – трансформатор от однофазных замыканий на землю свидетельствует о том, что проблема не решена окончательно и необходимы дальнейшие исследования.

Анализу первичных процессов при однофазных замыканиях и их влиянию на поведение устройств защит от замыканий на землю посвящены многочисленные публикации.

Несмотря на определенные успехи в этой области сложность процессов, связанная с многофакторностью зависимостей, не позволила в достаточно полной мере раскрыть некоторые важные, с точки зрения релейной защиты, аспекты.

В настоящее время остаются нерешенными еще многие вопросы повышения надежности релейной защиты от замыканий на землю из-за недостаточной изученности характера протекания во времени процессов при развивающихся дефектах главной изоляции и при дуговых замыканиях на землю.

Из-за сложности и не завершенности проблемы исследования в этой области, несомненно, должны быть продолжены.

На практике эксплуатации получают все более широкое применение методы оценки состоянии изоляции электрооборудования под рабочим напряжением без его отключения. Принципиально представлялось бы весьма целесообразным такое выполнение релейной защиты от повреждений, при котором они могли бы не только фиксировать происшедшее повреждение, но и выявлять намечающееся. Практически в большинстве случаев выполнять такие защиты затруднительно или даже невозможно. К этому, однако, необходимо стремиться.

В обозримом будущем широкое применение микропроцессорной техники, методов технической диагностики, прогнозирования и теории вероятностей и разработки оптимальных алгоритмов поиска дефектов электрооборудования, находящееся под напряжением, могут привести к отдельным положительным результатом [7].

Исходя из этих позиций в данной работе рассматриваются возможности разработки устройств для определения параметров изоляции статора генератора, находящего под напряжением.

Предлагается способ, который позволяет определить tg  изоляции под рабочим напряжением. Этот способ основывается на зависимости tg  от параметров схемы замещения изоляции, показанной на рис.1.

Рисунок 1. Схема замещения изоляции с наложенным постоянным напряжением.

Эквивалентное полное сопротивление изоляции равно

                                         (1)

После некоторых преобразований находим вещественную и мнимую части полного сопротивления и их отношения, которое равно tg  изоляции

tg  =                                       (2)

На рис.1 приняты следующие обозначения:  – геометрическая емкость изоляции;  – сопротивление утечки; ,  - емкость и активное сопротивление цепи абсорбции изоляции. Источник наложенного напряжения через резистор , и переключатель  подключается к нейтрали трансформатора напряжения.

После подключения источника постоянного напряжения фиксируется шесть значений падения напряжения на резисторе  через различные промежутки времени, а именно через время  соответственно .

Параметры схемы замещения изоляции рассчитываются следующим образом:

                                                  (3)

                                                   (4)

                                              (5)

                                                 (6)

Коэффициент абсорбции изоляции

;                                                      (7)

Изоляция обмоток статора, генераторов с непосредственным водяным охлаждением, шунтируется низким сопротивлением дистиллята. Результаты измерения сопротивления изоляции искажаются и не могут быть использованы для выявления дефектов изоляции. Кроме того, от замыканий на землю может ложно срабатывать.

Рисунок 2. Структурная схема устройства на основе микроЭВМ

В настоящее время все генераторы с непосредственным водяным охлаждением проводников обмотки статора имеют кондуктометр для изменения удельного сопротивления дистиллята.

Представляет интерес задача отстройки от шунтирующего влияния дистиллята. Предлагается способ решения этой задачи, сущность которого заключается в использовании дополнительной информации об удельном сопротивлении дистиллята, получаемой от датчика кондуктометра. Зная эту информацию из полной проводимости контролируемой цепи выделяется сигнал пропорциональный проводимости изоляции.

Структурная схема устройства на основе микроЭВМ с использованием микропроцессора приведена на рис.2.

Заключение

На базе новых и уточненных данных о свойствах защища­емого объекта разработано устройство для непрерывного контроля изоляции и защиты системы генераторного напряжения блока гене­ратор-трансформатор, которое в большей мере отвечает существу­ющим требованиям и обладает расширенными функциональными возмож­ностями. Показаны и проверены пути практической реализации проблемы совершенствования защит от замыкания на землю.

Список литературы:

1. Mamasadikov Y., Mamasadikova Z. Y. Optoelectronic device for remote control of hydrocarbon concentration in air //Scientific-technical journal. – 2020. – Т. 3. – №. 6. – С. 3-7.
2. Безчастнов Г.А., Дорогин М.В., Красиль ников А.М., Нэмени Т.М. Опыт эксплуатации устройств контроля изоляции обмотки статора генератора // Энергетик. 1998. - № 11. С. 35-40.
3. Ванин В.К., Шмурьев В Я., Булычев A.B. Некоторые особенности построения измерительной части комплексной защиты генератора // Электромеханические и электромагнитные элементы систем управления. Межвузовский сборник. Уфа: УАИ, 1983. С. 38-42.
4. Кучкаров А. А., Муминов Ш. А. У. Моделирование и создание плоского френелевского линейного зеркального солнечного концентратора //Universum: технические науки. – 2020. – №. 3-2 (72). – С. 80-85.
5. Кучкаров А. А., Муминов Ш. А., Абдурахманов А. А. Комбинированное энергообеспечение 62 гелиостатов Большой Солнечной Печи //Журнал Сибирского федерального университета. Техника и технологии. – 2020. – Т. 13. – №. 4.
6. Лихачев Ф.А. Замыкание на землю в сетях с изолированной нейтралью и с компенсацией емкостных токов. М.: Энергия.  1971.  152 с.
7. Нэмени Т.М., Пантелеев А.М., Красильни ков А.М., Гаврилина Е.А. Диагностическое микропроцессорное устройство защиты блока гидрогенератор - трансформатор от однофазного замыкания на «землю» //Гидротехническое строительство.  1989.   № 9. С. 56-62.
8. Эргашев С. Ф., Тожибоев А. К. Расчёт установленной и расчётной мощности бытовых электроприборов для инвертора с ограниченной выходной мощностью //Инженерные решения. – 2019. – №. 1. – С. 11-16.