Устройство для защиты синхронной машины от асинхронного режима

Устройство для защиты синхронной машины от асинхронного режима

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ СИНХ1ЮНИОЙ МАШИНЫ ОТ АСИНХРОННОГО РЕЖИМА, солержашее преобразователь тока и преобразователь напряжения , входами подключенные к обмотке статора синхронной машины, а выходами - --га,| К блоку измерения фазы между током и напряжением , соединенному с блоком сравнения измеренной фазы с уставкой срабатывания , другой вход которого соединен с блоком задатчика уставки срябатыва 1ия по фазе , и исполнительный орган, отличающееся тем, что. с целью повьипения селективности и надежности, оно дополнительно снабже1ю элементом И, блоком измерения активной мощности Н блоком задатчика уставки, по активной мощности, соединенным с введенным блоком сравнения измеренной активной мощности с уставкой, вход которого соединен с блоком измерения актинией мощности , входы которого подключены к преобразователям тока и напряжения, ;i выходы б,токов сравнения измеренной фазы с уставкой и измеренной активной мощности с уставкой через элемент И соединены с исполни (Л тельным органом. 4 а ел ел

COOS СОВЕТСНИХ

СОЦ}МЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1146755

4{511 1 1 02 И 7/08 а

Р. „

//,- г-..., - 71 ;,:С„

:<:,,:,7 /

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР по делдм изОБРетений и ОТНРытий

К ASTOPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 l ) 3346860/24-07 (22) 13.10.8! (46) 23.03.85. Бюл. № I I (72) Ь. 3. Гамм, Н. H. Ефименко и В. Ф. Тонышев (7l ) Сибирский научно-исследовательский институт энергетики (53) 621.316,925 (088.8) (56) Сборник научных трудов ЧПИ № 124, 1973, с. 164=166.

Авторское лвндетельство СССР № 909745, кл. Н 02 Н 7/08, 1980.

{54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ

СИНХРОННОЙ МАШИНЫ ОТ АСИНХРОННОГО РЕЖИМА, содержащее преобразователь тока и преобразователь напряжения, входами подключенные к обмотке статора синхронной машины, а выходами

/ к блоку измерения фазы между током и напряжением, соединенному с блоком сравнения измеренной фазы с уставной срабатывания, другой вход которого соединен с блоком задатчика уставки срабатывания по фазе, и исполнительный орган, отличающееся тем, что. с целью повьш|ения сел ктчвности и надежности, оно дополнительно снабжено элементом И, блоком измерения активной мощности и блоком задатчика уставки, по активной мощности, соединенным с введенным блоком сравнения измеренной активной мощности с уставкой, вход которого соединен с блоком измерения пкгивной мо цности, входы которого подключеньi к преобразователям тока и напряжения. а выходы бчоков сравнения измеренной фазы г уставкой и измеренной. активной мощности с уставкой через элемент И соедин ны с исполнительным органом.

1146755

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для автоматического выявления асинхронного режима (AP) и защиты от него синхронных машин (СМ).

Целью изобретения является повышение селективности и надежности устройства.

На фиг. 1 приведена структурная схема защиты СМ от АР; на фиг. 2 — векторная диаграмма токов и напряжений СМ при отсутствии возбуждения и неучете несимметрии. I0

Схема защиты (фиг. 1) содержит преобразователи тока 1 и напряжения 2, измерительные блоки фазы между током и напряжением статора 3 и активной мощности 4, задатчики установок по активной мощности

5 и фазе 6, блоки сравнения измеренной фазы с установкой срабатывания по фазе 7 и измеренной активной мощности с установкой срабатывания по активной мощности 8, элемент И 9, исполнительный орган 10.

Измерительный блок 3 фазы между током и напряжением статора CN содержит усилители, формирователи тока и напряжения статора генератора, измерительный триггер и преобразователь длительность — напряжение. 25

Блок 4 измерения активной мощности может быть выполнен, например, в виде преобразователя Холла типа ПО 30. Задатчики установок по активной мощности 5 и фазе 6 выполнены в виде потенциометров.

Блоки сравнения по фазе 7 и по актив- З0 ной мощности 8 — компараторы. Исполнительный орган 10 может быть выполнен в виде транзисторного ключа с включением реле в коллекторную цепь.

Все используемые в предлагаемом устройстве элементы серийно выпускаются нашей промышленностью.

Устройство работает следующим образом.

На входы преобразователей тока 1 и напряжения 2 подаются ток и напряжение ста- 40 тора СМ. С выхода преобразователей 1 и 2 сигналы поступают на входы блоков 3 и 4, где формируются сигналы, пропорциональные величинам фазы между током и напряжением статора СМ (в блоке 3) и активной мощности (в блоке 4) .

Сигнал с выхода блока 3 подается на вход блока 7, куда также поступает сигнал с блока 6, пропорциональный величине уставки по фазе. В блоке 7 эти сигналы сравниваются, и при сигнале с блока 3, превыша- 50 ющем сигнал с блока 6, выдается сигнал на вход элемента И 9. Сигнал с выхода блока 4 выдается на вход блока 8, на второй вход которого выдается сигнал с блока 5, пропорциональный величине установки срабатывания по активной мощности. В блоке 8 происходит сравнение сигналов, и при сигнале с блока

4, превышающем сигнал с блока 5, выдается сигнал на второй вход элемента И 9.

При одновременном присутствии сигналов на двух входах элемента И, т. е. при

9 (фут и Р>Р, с выхода элемента И 9 выдается сигнал на исполнительный орган 10

Приведенная на фиг. 2 векторная диаграмма токов и напряжений СМ соответствует аналитическому выражению, полученному для тока статора СМ, работающей на шине бесконечной мощности, при заданном законе движения ротора с S = const, из упрощенных уравнений Горева-Парка при отсутствии возбуждения и неучете несимметрии

СМ, которое записывается в виде (= П/У11з>/е < (1) где L1, — напряжение статора СМ; ф - частотная проводимость СМ;

S — скольжение СМ, Эцд», = archy (3) ке Умахс(гс) где У акс®-значение частотной характеристики СМ, соответствующей скольжению S, при котором отношение мнимой части частотной характеристики и действительной является минимальным.

Необходимо отметить, что приведенная на фиг. 2 векторная диаграмма получена при неучете несимметрии генератора и при отсутствии возбуждения. Учет несимметрии или остаточного возбуждения приводит к тому, что минимальный угол 1Р меньше, а максимальный больше, чем при неучете этих факторов, поэтому для оценки работоспособности устройства достаточно оценить его работоспособность для случая симметричной машины и отсутствия возбуждения.

Для современных крупных СМ фаза между током и напряжением статора, определяемая по соотношению

g- г- — 8 какс (4) и принимаемая в предлагаемом устройстве. в виде уставки срабатывания по фазе, лежит в пределах 55 — 65 . В это время при недовозбуждении в режимах с малыми значениями активной мощности угол может достигать значений, близких к 90 емкостных, поэтому необходима отстройка от таких режимов по минимуму активной мощности, которая при максимально возможном в режиме недовозбуждения уровне потребления реактивной мощности, равном иа

Я лотр = - - > (5) (2)

Из фиг. 2 видно, что в асинхронных режимах ток имеет емкостной характер и вектор опережает U на угол ig = »- — 9, определяемый электромагнитными параметрами машины. В нормальных же режимах работы при активно-индуктивном характере нагрузки вектор отстает от вектора i на угол рав, Минимально возможный угол, на который опережает вектор вектор U определяется при

1146755

Составитель Т. Щеголькова

Техред И. Верес Корректор Е. Рошко

Тираж 620 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )K — 35, Раушская иаб., д. 4/5

Филиал ППП <Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор Н. Лазаренко

Заказ 1376 41 где x — синхронное индуктивное сопротивление СМ, должна быть такой, чтобы выполнялось условие х 4 уст = ат.с1 g -РЯ (6) где тр — уставка срабатывания по фазе;

p — ограничение по минимуму активной мощности.

Следовательно

Р и це (71 ему = мчгФъ

Для современных мощных синхронных генераторов, например, ч= 55, а х. — 1,9о.е с учетом того, что напряжение на зажимах

СМ при асинхронном режиме, как правило, понижено до 0,85 — 0,9U имеет P. = О,Зо.е.

Если же учесть, что на генераторах имеются устройства ограничения минимального возбуждения, которые ограничивают допустимый уровень недовозбуждения по величине потребления реактивной мощности Q ð ——

= 0,3 — 0,411,, или при учете, что Q„,„=

= 0.7 о. е., Q р — — 0,2 — 03 о. е. Тогда в соответствии с (7) имеет P,гр — — (0,15 — 0,2) о.е, которое и принимается в виде уставки срабатывания по активной мощности в устройстве защиты СМ и AP.

Таким образом ограничения по минимуму активной мощности незначительны и при таких величинах активной мощности AP СМ не представляет опасности ни для еамой СМ, ни для системы в целом, что позволяет говорить о достаточной надежности данного устройства защиты СМ от AP.

Использование предлагаемого устройства позволяет повысить селективность и надеж- ность работы защиты СМ от АР, что повышает надежность работы всей энергосистемы в целом, так как AP представляет опасность как с точки зрения повреждения. самого генератора и зависимого от его режима работы электрооборудования, так и с точки зрения опасности нарушения устойчивости по предельно загруженным связям ввиду больших колебаний мощности.