Способ ограничения тока короткого замыкания синхронного генератора и устройство для его осуществления

Способ ограничения тока короткого замыкания синхронного генератора и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

769675

1 ...н,: --..ы- с

Союз Советских

Социалистическими

Республик

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 04.09.78 (21) 2660614/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51) М. К .

Н 02 H 9/02

Н 02Н 7/Об

Государственный комитет

СССР

i ло делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 07.10.80. Бюллетень № 37 (53) УДК 621.316.925 (088.8) (45) Дата опубликования описания 07.10.80 (72) Авторы изобретения

А. К. Ковешников и К. Н. Потапов (71) Заявитель

Душанбе-Вахшский район электрических сетей

«Таджикглавэнерго» (54) СПОСОБ ОГРАНИЧЕНИЯ ТОКА КОРОТКОГО

ЗАМЫКАНИЯ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА И

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к способам и устройствам для ограничения тока короткого замыкания, и может быть использовано при эксплуатации автономных и объединенных электроэнергетических систем.

Известен способ уменьшения величины тока короткого замыкания путем повышения номинального напряжения генератора и установки в статорной цепи генератора 10 токоограничивающих реакторов (1).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ ограничения тока короткого замыкания синхронного генератора. Способ предусматривает следующие технологические операции: фиксируют начало режима короткого замыкания, при этом в начале режима короткого замыкания напряжение на обмотке возбуждения генератора изменяют по знаку и увеличивают по величине в 20 — 50 раз (2).

Устройство для осуществления указанного способа содержит блок фиксации начала режима короткого замыкания, связанный со статором синхронного генератора и блок формирования стабилизирующего сигнала в обмотке возбуждения генератора, связанный с блоком фиксации начала короткого замыкания и подключен- З0 ный одним входом к источнику питания обмотки возбуждения.

К недостаткам известного способа следует отнести недостаточно высокую степень стабилизации тока возбуждения синхронного генератора, в результате чего ударный ток короткого замыкания имеет все же значительную величину. Так, например, при снижении в результате применения прототипного способа величины всплеска тока в обмотке возбуждения с 14 о. е. до

3,4 о. е, ударный ток короткого замыкания в цепи статора снижается с 13 о. е. до 4 о. е.

Таким образом, ударный ток короткого замыкания достаточно велик, что снижает электродинамическую устойчивость коммутационной аппаратуры, отключающей поврежденный генератор.

Цель изобретения — обеспечение эффективного ограничения путем максимального снижения ударного тока короткого замыкания синхронного генератора путем стабилизации тока в обмотке возбуждения.

Поставленная цель достигается тем, что в способе ограничения тока короткого замыкания синхронного генератора путем фиксации канала режима короткого замыкания и последующей подачи на обмотку возбуждения стабилизирующего сигнала, компенсирующего всплеск тока в обмотке

769675

10 возбуждения стабилизирующий сигнал формируют путем инвертирования выделенного всплеска тока обмотки возбуждения.

В устройство для осуществления способа в цепь обмотки возбуждения последовательно включен размыкающий контакт с самовозвратом блока фиксации, параллельно которому через конденсатор и катодно-анодный переход диода подключен блок формирования стабилизирующего сигнала, выполненный в виде фазокомпенсатора, выходы которого через тиристоры подключены параллельно обмотке возбуждения, при этом в управляющие цепи тиристоров включен замыкающий контакт блока фиксации.

На фиг. 1 изображено устройство для осуществления способа ограничения тока короткого замыкания; на фиг. 2 — графики изменения во времени напряжения и тока одной из фаз статора генератора, а также график изменения тока в обмотке возбуждения генератора при глухом трехфазном коротком замыкании без применения описываемого способа; на фиг. 3 — то же, при применении описываемого способа.

Устройство для осуществления способа ограничения тока короткого замыкания синхронного генератора 1, снабженного обмоткой 2 возбуждения, подключенной к источнику постоянного тока возбуждения, содержит блок 3 фиксации начала режима короткого замыкания, состоящий из трансформатора 4 тока, установленного в цепи статора генератора 1 и связанного с обмоткой 5 исполнительного органа.

В цепь обмотки 2 возбуждения генератора 1 последовательно введен размыкающий контакт 6 с самовозвратом исполнительного органа блока 3. Устройство содержит также блок формирования стабилизирующего сигнала, выполненный в виде фазоинвертора 7. Входная цепь фазоинвертора подключена через конденсатор 8 параллельно контакту 6 блока фиксации.

Выходная цепь фазоинвертора 7 через последовательно соединенные тиристоры 9 и 10, управляющие электроды которых содержат замыкающий контакт 11 блока фиксации, подключена параллельно обмотке 2 возбуждения генератора 1. Входная цепь фазоинвертора 7 снабжена диодом 12, подключенным анодом к отрицательному полюсу обмотки 2 возбуждения генератора 1.

Способ ограничения тока короткого замыкания синхронного генератора заключается в следующем, Потокосцепление обмотки статора генератора 1 в начальной стадии внезапного короткого замыкания, к которой относится и время возникновения ударного тока короткого замыкания, можно приближенно полагать постоянной величиной. Если гене15

65 ратор 1 принять идеальным и без демпферных контуров, то из условия постоянства потокосцеплений обмотки статора генератора 1 и обмотки 2 возбуждения вытекает, что ток в обмотке статора пропорционален току возбуждения. Всплеск тока возбуждения в начале режима короткого замыкания, обусловленный взаимной индуктивностью обмоток возбуждения и статора, достигает величины 5 — 10 по отношению к току возбуждения холостого хода.

Затем, на основании пропорциональности токов возбуждения и статора, объясняется значительная величина тока короткого замыкания, точно совпадающего по времени с всплеском тока возбуждения. Ограничение тока возбуждения позволяет влиять на ударный ток короткого замыкания в сторону его уменьшения. Таким образом, если добиться стабилизации тока возбуждения в режиме короткого замыкания (сохраняя его доаварийное значение), то периодическая составляющая тока короткого замыкания ограничивается установившимся значением. Последнее у автономных генераторов в 8 — 12 раз меньше, чем значение периодической составляющей ударного тока короткого замыкания.

У реальных синхронных генераторов рассмотренная зависимость тока короткого замыкания от тока возбуждения сохраняется.

При возникновении в цепи статора генератора 1 глухого короткого замыкания в обмотке 5 исполнительного органа блока

3, связанной с трансформатором 4 тока, появляется управляющий сигнал, который одновременно воздействует на контакты 6 и 11, при этом контакт 6 размыкается, а контакты 11 замыкаются. В результате размыкания контакта 6 в цепь обмотки 2 возбуждения генератора 1 вводится фазоинвертор 7. Всплеск 13 тока в обмотке 2 возбуждения генератора 1, наведенный токами статора (см. фиг. 2), поступает на вход фазоинвертора 7, причем конденсатор

8 при этом выделяет переменную составляющую этого всплеска. Одновременно с этим фазоинвертор 7 на своем выходе формирует всплеск 14, равный входному по амплитуде и противоположный по фазе.

Инвертированный всплеск 14 тока в обмотке 2 возбуждения с выхода фазоинвертора

7 поступает обратно на обмотку 2 возбуждения, поскольку в это время тиристоры 9 и 10 открыты в результате появления сигнала в их управляющих электродах через контакты 11 исполнительного органа блока 3. Инвертированный всплеск 14 тока от фазоинвертора 7 слагается в обмотке 2 возбуждения генератора 1 с всплеском 13 тока, наведенными токами статора, в результате чего достигается стабилизация тока возбуждения генератора 1 до его доаварийного значения.

769675

Диод 12, введенный во входную цепь фазоинвертора 7 и подключенный анодом к отрицательному полюсу обмотки 2 возбуждения, способствует поступлению на вход фазоинвертора 7 только всплеска 13 тока возбуждения, наведенного токами статора.

При работе устройства реализующего описанный способ выделение конденсатором 8 переменной составляющей всплеска

13 тока в обмотке 2 возбуждения, наведенного токами статора, инвертирование фазы выделенного всплеска 13 фазоинвертором 7 на противоположную и подача инвертированного всплеска 14 на обмотку

2 возбуждения генератора 1 начинается одновременно с началом режима короткого замыкания.

Время разомкнутого состояния контакта

6 и замкнутого состояния контактов 11 при работе устройства выбирается равным длительности всплеска 13 тока в обмотке 2 возбуждения, наведенного токами статора генератора 1 (фиг. 2 и 3). Таким образом, стабилизация тока возбуждения генератора 1 при коротком замыкании до его доаварийного значения при применении описанного способа происходит за счет перераспределения в пространстве вектора напряженности части магнитного поля, наведенного в обмотке 2 возбуждения токами статора генератора 1. Векторы наведенного и инвертированного всплеска 13 и 14 тока в каждый момент складываются в обмотке 2 возбуждения, компенсируют друг друга, в результате чего ток возбуждения в обмотке 2 остается постоянным и равным по величине доаварийному значению. Стабилизация тока возбуждения генератора 1 приводит к максимальному уменьшению величины ударного тока короткого замыкания в обмотке статора генератора 1 до величины установившегося значения периодической составляющей тока короткого замыкания.

Применение данного способа и устройства для его осуществления позволит максимально снизить величину ударного тока короткого замыкания в обмотке статора генератора. Это приводит к значительному облегчению условий работы генератора в аварийном режиме и повышеншо электродинамической устойчивости коммутационной аппаратуры, отключающей поврежденный генератор.

Формула изобретения

1. Способ ограничения тока короткого замыкания синхронного генератора, путем

10 фиксации начала режима короткого замыкания и последующей подачи на обмотку возбуждения стабилизирующего сигнала, обмотке возбуждения, отличающийся тем, что, 15 с целью обеспечения эффективного ограничения, упомянутый стабилизирующий сигнал формируют путем инвертирования выделенного всплеска тока обмотки возбуждения.

20 2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее блок фиксации начала режима короткого замыкания, связанный со статором синхронного генератора и блок формирования стабилизирую25 щего сигнала в обмотке возбуждения генератора, связанный с блоком фиксации начала короткого замыкания и подключенный одним входом к источнику питания обмотки возбуждения, о т л и ч а ю щ е е с я

30 тем, что в цепь обмотки возбуждения последовательно включен размыкающий контакт с самовозвратом блока фиксации, параллельно которому через конденсатор и катодно-анодный переход диода подклю35 чен блок формирования стабилизирующего сигнала, выполненный в виде фазоинвертора, выходы которого через тиристоры подключены параллельно обмотке возбуждения, при этом в управляющие цепи ти40 рпсторов включен замыкающий контакт блока фиксации.

Источники информации, принятые во внимание прп экспертизе

1. Котовщиков Л. Л. и др. О возможно45 стп увеличения мощности судовой электростанции с помощью токоогранпчивающих реакторов. — «Судостроение», № 11, 1966.

2. Лвторское свидетельство СССР

50 К 546990, Н 02 Н 9/02, 1976 (прототип).

769675

/,Oo e (д = l,doc

С I ooe г <:=)0ое

Составитель Т. Щеголькова

Техред А. Камышникова Корректор Т. Трушкина

Редактор С. Титова

Заказ 2258/3 Изд. № 524 Тираж 798 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2