Устройство для защиты синхронной машины от асинхронного режима
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.
