Способ уменьшения тока коротокого замыкания синхронного генератора

Способ уменьшения тока коротокого замыкания синхронного генератора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ пи 546990

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 21.06.71 (21) 1674593/07 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.02.77. Бюллетень № 6

Дата опубликования описания 28.03.77 (51) M. Кл "- Н 02Н 9102.Государственный комитет

Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 621.316.91 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. А. Азовцев, Д. В. Вилесов, Б. Д. Гандин, О. H. Климанов, Э. В. Педан, Л. Н. Токарев и В. Н. Толчеев (71) Заявитель (54) СПОСОБ УМЕНЪШЕНИЯ ТОКА КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА

Изобретение относится к области электроэнергетики. Оно может быть использовано в автономных, например, судовых электроэнергетических системах. Судовые автоматические выключатели, обеспечивающие защиту от коротких замыканий (к. з.), обладают приемлемыми характеристиками по разрывной способности после падения тока в конечной стадии к. 3., но по электродинамической устойчивости не допускают ударных токов к. з. более 130кА.

В современном судостроении наблюдается непрерывный рост потребности в электроэнергии, которая может быть удовлетворена за счет увеличения мощности электроэнергетических систем. На крупных судах необходимый уровень мощности станции и отдельных агрегатов достигает таких значений, что при принятом номинале напряжения (400 В) ударные значения тока к.з. могут превышать допустимые для коммутационных аппаратов пределы. Это обстоятельство вынуждает к поиску рациональных путей уменьшения ударных величин тока к.з.

Известными способами уменьшения величин тока к.з. являются следующие: повышение номинального напряжения судовой сети, установка в статорной цепи генераторов токоограничивающих реакторов (1).

Повышение номинального напряжения генератора при сохранении мощности обусловливает меньшие токи генератора, в том числе и в режиме к.з. Однако прп внедрении в автономных электростанциях другого номинального напряжения необходимо создать судовое электрооборудование на новое напряжение.

Все потреоители одновременно перевести на более высокое напряжение не удается, часть потребителей остается на напряжение 400 В и требует установки дополнительных транс1ð форматоров. Это вызывает рост веса и габаритов приемников электроэнергии. Кроме того, стоимость разработки электрооборудования на новое номинальное напряжение черезвычайно велика, а сама разработка требует длительноГб го времени. Следовательно, способ уменьшения тока к. з. за счет повышения номинального напряжения генераторов имеет существенные недостатки.

Способы уменьшения тока к. з. за счет установки в статорной цепи генераторов токоограничивающих устройств связаны с большими дополнительными потерями мощности и напряжения, большими габаритами и весом таких устройств. В ряде случаев установка то25 коограничивающпх реакторов приводит к невозможности автоматического распределения реактивной мощности между параллельно работающими генераторами, Ближайшим техническим решением к на3Q стоящему пзооретению является уменьшение

546990 тока к.з. синхронного генератора путем фиксации начала режима к.з. (2). По этому способу ограничение тока осуществляется за счет включения в цепь генератора резонансного контура. Однако такой, способ требует применения дополнительного оборудования и приводит к дополнительным потерям мощности.

Все указанные способы уменьшают ток к.з. не только в переходном, но и в установившемся режиме к.з., что расценивается как недостаток этих способов.

Цель изобретения — уменьшения установленной мощности путем ограничения ударного тока к.з. Для этого по предлагаемому способу уменьшения тока к.з. синхронного генератора в начале режима к.з. напряжение на обмотке возбуждения генератора изменяют по знаку и увеличивают по величине в 20 — 50 раз.

На фпг. 1 и 2 приведены осциллограммы тока (i,) и напряжения (U,) одной из фаз статора и тока возбуждения (i>) генератора при глухом трехфазном к. з. Осциллограммы на фиг. 1 соответствуют случаю к. з. без применения предлагаемого способа, на фиг. 2— при применении способа, обеспечивающего малое изменение тока возбуждения в начальной стадии к.з. В первом случае возбуждение синхронного генератора осуществлялось от независимого источника постоянного напряжения, а во втором — при использовании предлагаемого способа. Включение на к. з. производилось в момент равенства нулю»ríoâåííoro значения фазного напряжения. Максимальные всплески токов статора и возбуждения измеряются относительно их значений в установившихся режимах.

Физические процессы, на использовании которых основан предлагаемый способ ограничения ударных токов к.з., могут быть пояснены следующим образом.

Потокосцепление обмотки статора генератора в начальной стадии внезапного к. з., к которой относится и время возникновения ударного тока к. з., можно приближенно полагать постоянной величиной. Если генератор принять идеальным и без демпферных контуров, то из условия постоянства потокосцеплений обмоток генератора вытекает, что ток в обмотке статора пропорционален току возбуждения.

Всплеск тока возбуждения в начале режима к. з., обусловленный взаимной индуктивностью обмоток возбуждения и статора, достигает величины 5 — 10 по отношению к току возбуждения холостого хода. Этим на основании пропорциональности токов возбуждения и статора объясняется значительная величина тока к. з., точно совпадающего по времени с всплеском тока возбуждения. Ограничение тока возбуждения позволяет влиять на ударный

5 ток к.з. в сторону его уменьшения. Если в пределе добиться стабилизации тока возбуждения в режиме к. з. (сохранения его доаварпйного значения), то периодическая составляющая тока к. з. будет ограничена своим yc)o тановившимся значением. Последнее у автономных генераторов в 8 — 12 раз меньше, чем значение периодической составляющей ударного тока к. з. У реальных синхронных генераторов рассмотренная зависимость тока к.з.

15 от тока возбуждения сохраняется.

Стабилизация тока возбуждения соответствует работе источника питания обмотки возбуждения в начале процесса к.з. в режиме источника тока, а не источника напряжения, как это имеет место в обычных системах возбуждения синхронных генераторов.

Стабилизация тока возбуждения в начале режима к.з. с малыми, например в 2 — 3 раза, его увеличениями по сравнению с исходными

2 величинами может быть достигнута временными изменениями по знаку и значительным увеличением по модулю напряжения возбуждения, например в 20 — 50 раз по отношению к напряжению возбуждения холостого хода.

Зо Осциллограммы на фиг. 1 и 2 показывают эффективность стабилизации тока возбуждения: ударный ток к.з. лабораторной генераторной установки уменьшен в 3 раза.

Формула изобретения

Способ уменьшения тока короткого замыкания синхронного; . нератора путем фиксации начала режима короткого замыкания, отлич а ю шийся тем, что, с целью уменьшения установленной мощности путем ограничения ударного тока короткого замыкания, в начале режима короткого замыкания напряжение на обмотке возбуждения генератора изменяют по знаку и увеличивают по величине в 20—

1 50 раз.

1 1сточники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. «Судостроение» jVo 11, 1966, статья A Л.

Котовищикова и др. «О возможности увеличения мощности судовой электростанции с помощью токоограничивающих реакторов».

2. Bernhard Kahler, Die Begrenzungskupplung, ein Befrag zum Kurzschlupproblem des

Verbundbetriebes «Electrotechnische Zeitsch55 rift» ЛЬ 9, 1966 r.

4с -340.Ð

u8g

Составитель К. Фотниа

Редактор Т, Юрчикова

Текрсд T. Гревцова Корректор Л. Котова

Заказ 361 2 Изд. ¹ 194 Тираж 899 Подписное

Ц1-1ИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К-35, Раугиская наб., д, 4, 5

Типография, ир. Сапунова, 2