Устройство для гашения магнитного поля синхронной машины

Устройство для гашения магнитного поля синхронной машины

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП HCAHHE

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (u)729808 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 150777 (21) 2507548/24-07 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет

Опубликовано 250480. Бюллетень 89 15 (51)М, К .

Н 02 P 9/12

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 316. .932.621,3.13. . 3 (088. 8) Дата опубликования описания 26,0480 (72) Авторы изобретения

Н.Г. Анищенко, В.А. Образцов, И.А, Хорев и Ю.A. Шишов

Ленинградское электромашиностроительное объединение Электросила им. С. М. Кирова и Объединенный институт ядерных исследований (71) Заявители (54) устРоЙство для гАшения мАгнитного поля

СИНХРОННОЙ МАШИНЫ

Изобретение относится к электро- технике, а именно к устройствам для гашения магнитного поля электрических машин, которые могут быть также использованы для эвакуации энергии, запасенной в обмотках крупных сверхпроводящих магнитов и индуктивных накопителей.

Известно устройство для гашения магнитного поля синхронных электрических машин, содержащее включенные в оба полюса цепи возбуждения выключатели гашения поля с кольцевой дугогасительной решеткой и подвижными конт акт ами (1 ) .

Указанное устройство выполняется путем установки однополюсных выключателей гашения поля в каждый полюс (по одному ) цепи возбуждения .

Однако последовательное включение в цепь нескольких выключателей гашения поля для повышения энергоемкости устройства недопустимо,так как в случае их одновременного отключения (которое может иметь место в случае неправильной работы системы управления) напряжение на обмотке воз буждени я повьхаается выше допустимого при гашении поля уровня (определяемого классом изоляции обмотки возбуждения, преобразователя и другой аппаратуры, потенциально связанной с обмоткой возбуждения) .

Таким образом устройство, содер5 жащее несколько последовательно включенных выключателей гашения поля, не обладает достаточной надежностью, а следовательно в таком устройстве нельзя увеличивать энерго1в емкость энергопоглотителя путем включения в цепь нескольких выключателей гашения поля.

Известно устройство для гашения магнитного поля синхронного генера15 тора, в котором в цепь обмотки возбуждения последовательно включены два выключателя гашения поля, один из которых расшунтирует разрядное сопротивление, а другой работает на принципе разряда обмотки возбуждения на электрическую дугу, горящую в его кольцевой дугогасительной решетке (2) .

В нормальных режимах работы га25 шения поля осуществляется с помощью выключателя с разрядным сопротивлением. В аварийных режимах (длительное короткое замыкание на выводах синхронного генератора) магнитное

Зр поле синхронного генератора гасится

729808 с большей скоростью (более энергоемким) автоматом гашения поля с кольцевой дугогасительной решеткой, Известно также устройство для эвакуации энергии из обмоток маг нитных систем, содержащее в цепи магнитной системы быстродействующий выключатель с подсоединенной параллельно ему дисковой дугогасительной решеткой, шунтированной проходящими сквозь диски решетки плавкими элементами (3).

Однако в этом устройстве энергоемкость определяется энергоемкостью кольцевой (дисковой) дугогасительной решетки, которая в силу изложенных выше причин (нецелесообразность увеличения толщины и диаметра пластин кольцевой дугогасительной решетки) ограничена. Кроме того, быстродействующий выключатель сложен по конструкции и не может поглотить при гашении поля часть запасенной энергии, так как он не энергоемок, т.е. является пассивным элементом с точки зрения поглощения энергии.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для гашения магнитного поля мощных индуктивных катушек (например, крупных сверхпроводящих соленоидов), а также крупных синхронных машин, содержащее группу последовательно соединенных автоматических выключателей с дугогасительными решетками, шунтированными резисторами, и программно-временный блок для поочередного отключения и последующего обратного включения каждого из указанных автоматических выключателей по мере поглощения ими предельно допустимого количества энергии (41 °

Однако в этом устройстве все выключатели (автоматы) гашения поля включены в цепь обмотки возбуждения последовательно, поэтому повреждение одного из них приводит к выходу из строя всего устройства гашения поля. Кроме того, в случае нарушения работы программно-временного блока управления одновременно могут отключиться несколько автоматов гашения поля, что приводит к черезмерному повышению напряжения на обмотке возбуждения — пробою ее изоляции и серьезному повреждению ротора электрической машины, Выход из строя одного из шунтирующих резисторов в период гашения поля приводит к выходу из строя всего устройства гашения поля. В связи с этим требуется разработка специальных энергоемких резисторов, рассчитанных на протекание больших токов (имеющих место при гашении поля крупных синхронных электрических машин в случае коротких замыканий в их статорных обмотках). Шунтируюши» резисторы должны иметь изоляцию, сост ветствующую испыгат льному напряжению 4 кв (значение переменного тока частоты 50 гц) . Кон— тактные соединения и все элемен— ты шунтирующих резисторов должны быть надежны при длительной эксплуатации.

Таким образом, перечисленные выше недостатки снижают надежность устройства, что не позволяет использовать его для гашения поля крупных синхронных электрических машин.

Для повышения надежности устройства в предлагаемом устройстве для гашения магнитного поля синхронной машины, содержащем включенный в цепь GQMorки возбуждения выключатель (выключатели) гашения поля с дугогасительной решеткой, шунтированной энергопоглотителем, энергопоглотитель выполнен управляемым, например в виде выключателя гашения поля с кольцевой дугогасительной решеткой и подвижными контактами.

25 На фиг. 1 дана принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — принципиальная схема устройства с использованием в качестве управляемого выклюЗо чателя гашения поля с кольцевой дугогасительной решеткой и подвижными контактаьы; на фиг. 3 — принципиальная схема устройства с использованием в качестве управляемого энергопоглотителя дугового коммутатора с кольцевой дугогасительной решеткой; на фиг. 4 — принципиальная схема устройства с использованием в качестве управляемого энергопоглотителя кольцевой дугогасительной ре40 шетки с проходящими сквозь ее диски плавкими элементами, каждый из которых соединен через коммутатор (тиристор) с крайними дисками и изолирован от остальных.

45 Последовательно с обмоткой 1 возбуждения (см. фиг. 1) и возбудителем 2 включены выключатели 3 и 4 гашения поля с дугогасительными решетками 3 и 4. Параллельно выключа5О телям 3 и 4 подключены управляемые выключатели 5 и 6 гашения поля.Штриховыми линиями показаны энергопоглотители, подключаемые к ним параллельно в случае, если энергоемкость выключателей 3, 4 и энергопоглотителей 5, б недостаточна.

Число выключателей гашения поля, включаемых в цепь обмотки возбуждения, определяется количеством промежутков в дугогасительных решет60 ках этих выключателей и может быть равно одному или двум (в схеме на фиг. 2 показано для примера два выключателя) .

Работа устройства осуществляет65 ся следующим образом.

729808

Прн понял -нии понр ждения в стат оре электрической машины с рабатынает соответствующая релейная з ащи— та и дает сигнал на отключение выключателей 3 и 4. Выключ гели отключаются, электрическая дуга, возникшая на их контактах, входит в ду гогасител ьные решетки выключателей 3 и 4. При достижении допустимого количества поглощенной решетками (выключателей) энергии (контроль может быть выполнен по температуре пластин решетки или по времени спадания тока в цепи обмотки воз буждени я ) от си ст емы управления (на фиг. 1 не показана) подается сигнал н а срабатывание управляемых энергопоглотителей 5 и 6.

При срабатывании управляемые энергопоглотители 5 и 6 шунтируют электрическую дугу, горящую в дугогасительных решетках выключателей 3 и 4, которая по этой причине гаснет. B решетках же управляемых энергопоглотителей она возбуждается, входя в решетку по рогам или возникая при перегорании плавкого элемента,проходящего сквозь диски решетки. После возбуждения электрической дуги в решетках управляемых энергопоглотителей обмотка возбуждения разряжается на эти решетки. При необходимости (в случае большой запасенной энергии в обмотке возбуждения) количество управляемых энергопоглотителей увеличивается путем подключения их параллельно управляемым энергопоглотителям 5 и б (или, что равноценно параллельно выключателя . 3 и 4), как показано на фиг.1, Изображенное на фиг. 2 устройство работает следующим образом.

При гашении поля от сигнала релейной зашиты отключаются выключатели 3 и 4, включенные в цепь обмотки 1 возбуждения и возбудителя 2.

В заданный момент времени от системы управления подается сигнал на включение выключателей 5 и б гаше-, ния поля, которые, включаясь, шунтируют электрическую дугу в выключателях 3 и 4, Затем система управления подает сигнал на отключение выключателей 5 и б и тем самым осуществляется возбуждение электрической дуги в их решетках и дальней-. ший разряд на эти решетки обмотки возбуждения 1, Изображенное на фиг. 3 устройст— во работает следующим образом.

При гашении поля от сигчала релейной з ащиты от ключ ают ся выключатели 3 и 4, включенные в цепь обмотки 1 воз бужден и я и воз будит ел я

2. В требуемый момент времени (определяемый уровнем нагрева электрической дугой пластин решеток выключателей 3 и 4) от системы управле5

65 ния подается сигнал на поджн гающнс устройства 7 и 8 выключатели 5 и 6

При подаче си гн ала на наджи гающие устройства 7 и 8 они возбуждают электрическую дугу между рогами выключателей 5 и 6. .Падение напряжения на электрической дуге, в первоначальный момент, после ее появления, составляет 50-80 B поэтому она шунтирует дугогасительные решетки выключателей 3 и 4 в которых электрические дуги, горящие между пластинами, гаснут.

Продвигаясь по рогам дуговых выключателей 5 и б,дуга входит в их дугогасительные решетки и тем самым дальнейший разряд обмотки возбуждения происходит .(как и в предыдущем случае) на эти решетки.

Изображенное на фиг. 4 устройство работает следующим образом.

При гашении поля от сигнала релейной защиты срабатывает выключа,тель 3 гашения поля, установленный в цепи обмотки 1 возбуждения и воз— будителя 2. Вд,анном примере в цепи обмотки возбуждения установлен один выключатель гашени я пол я . В нужный момент времени подается сигнал на срабатывание тиристорного ключа (коммутатора), установленного в цепи одного из плавких элементов, проходящего сквоз ь ди ски кольцевой дугогасительной решетки выключателя 4. При открытии тиристора электрическая дуга в решетке выключателя 3 гашения поля гаснет, так как она оказывается шунтированной плавким элементом с последовательно включенным открытым тиристором.

При погасании электрической дуги в решетке выключателя 3 гашения поля весь ток переходит в цепь плавкого элемента, который, перегорая, воз— буждает электрическую дугу во всех промежутках кольцевой дугогасительной решетки выключателя 4. Дальнейший разряд обмотки возбуждения происходит на эту решетку.

Предлагаемое устройство может быть использовано при гашении поля крупных синхронных машин мощностью

500-640 МВт, а также для эвакуации энергии из магнитных систем сверхпроводящих устройст в.

По сравнению с устройством, содержащим включенную в цепь обмотки возбуждения и возбудителя последовательную цепочку выключателей гашенияя пол я с параллельно включенными резисторами, предлагаемое устройст- во обладает повышенной надежностью (в связи с сокращением числа последовательно включенных выключателей).

Предлагаемое устройство обеспечивает после окончания процесса гашения поля разрыв цепи обмотки воз— буждения и возбудителя, чего нет в прототипе.

Предлагаемое устройство .исключает возможность повреждения изоляции ротора и другой аппаратуры цепи возбуждения, так как при отключении выключателей гашения поля напряжения на обмотке возбуждения не может превысить допустимую расчетную величину, как это может иметь место при ложном отключении нескольких выключателей в прототипе.

В случае применения в качестве управляемого энергопоглотителя устройств с поджигом дуги на рогах, (дуговой коммутатор), или в самой решетке (с плавкими элементами) сокращается пауза от момента шунтирования горящей в решетках выключателей (отключаемых первыми) дуги до момента возбуждения ее в решетках управляемых энергопоглотителей. Выключатели, используемые в качестве управляемых энергопоглотителей, могут быть выполнены облегченной конструкции,.так как через их контактную систему ток проходит кратковременно.

В устройстве, где все выключатели включены последовательно, все выключатели должны быть рассчитаны на длительное прОтекание номиналь729808 ного тока. Предлагаемое устройство сокращает потери энергии, выделяющейся в выключателях, так как их количество уменьшается.

Формула изобретения устройство для гашения магнитного поля синхронной машины, содержа10 щее вы "ючат - ь с дуж"" ьной решеткой, шунтированной энергопоглотителем, включенный в цепь обмотки возбуждения синхронной машины, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, энерго15 поглотитель выполнен в виде выключателя гашения поля с кольцевой дугогасительной решеткой и подвижными контактами.

Источники информации, Щ принятые во внимание при экспертизе

1. Врон О.Б. Автоматы гашения магнитного поля. ГЭИ, 196 1, с. Еб, рис. 33 °

2. Авторское свидетельство СССР

Р 447805, кл. Н 02 P 9/12„ 1973.

3, Авторское свидетельство СССР

Р 523477, кл. Н 02 Н 3/02, 1975.

4. Авторское свидетельство СССР

9 423221, кл. Н 02 Н 7/00, 1973.

729808

Составитель Л. Дементьева

Редактор Т. Шагова Техред M,Kóçüìà Корректор О, Ковинская

Заказ 1324/52 Тираж 783 Подписное

ПНИИПИ 1 осударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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