Способ включения в сеть невозбужденной трехфазной синхронной машины

 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для включения в сеть трехфазной невозбужденнрй синхронной машины , двигателя, компенсатора или генератора , осуществляемого методами асинхронного пуска или самосинхронизации . Цепь изобретения - уменьшение величины ударного значения тока статора или перенапряжения на обмотке ротора синхронной машины. Это достигаетсА тем, что разгоняют указанную машину до подсинхронной скорости, контролируют мгоновенное значение напряжения между двумя опережающими фазами сети и в момент достижения указанным напряжением максимального значения подключают указанные фазы синхронной машины к сети,а отстакнцую фазу подключают через время,равное четвертой части периода напряжения сети . Способ позволяет уменьшить в 1,8 раза максимальную величину тока,протекающего по статорной обмотке синхронной машины и более чем в три раза уменьшает создаваемые этим током электродинамические усилия на лобовые части обмотки статора. Кроме того , исключается периодическая составляющая токов частотой 50 Гц, возникающих в роторных контурах. Это означает , что при включении в сеть разогнанной до подсинхронной скорости машины перенапряжение на обмотке ее ротора, замкнутой на пусковой резистор, будет определяться только апериодической составляющей, величина которой зависит от угла вьшета ротора машины в момент включения ее в сеть и достигает максимального значения при совпадении продольной оси ротора с начальным положением вектора ЬЗДС, . создаваемых фазными токами. Для этого момента достигается двукратное уменьшение величины перенапряжения на обмотке ротора, что позволяет сить надежность синхронной машины за счет снижения вероятности пробоя изоляции обмотки ротора. 2 ил. о W с ts9 ел vl 4 СО

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕа1УБЛИК

„„SU„„1257749

А1 (59 4 Н 02 J 3/42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,"

Н AST0PCH0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3875963/24-07 (22) 04..01.85. (46) 15.09.86. Бюл. У 34 (71) Предприятие "Сибтехэнерго" Производственного объединения по наладке, совершенствованию технологии и эксплуатации электростанций и сетей

"Союзтехэнерго" (72) А.В. Пташкин и В.Я, Bopo6bes (53) 621.3 16.?29 (088.8) (.56) Электротехнический справочник т. 2. — М., Энергоиздат, 1981, с.208.

Гуревич Е.Я. Синхронные компенсаторы. — M. ГЭИ, 1958, с. 137.

Баркан Я.Д., Орехов Л.А. Автоматизация энергосистем. — М.: Высшая,, школа, 1981., с. 181-187. (54) СПОСОБ ВКЛЮЧЕНИЯ В СЕТЬ НЕВОЗБУЖДЕННОЙ ТРЕХФАЗНОЙ СИНХРОННОЙ МАШИНЫ (57) Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для включения в сеть трехфазной невозбужденной синхронной машины, двигателя, коипенсатора или генератора, осуществляемого методами асинхронного пуска или самосинхрони" зации, Цель изобретения — уменьшение величины ударного значения тока статора или перенапряжения на обмотке ротора синхронной машины. Это дости" гается тем, что разгоняют укаэанную машину до подсинхронной скорости, контролируют мгоновенное значение напряжения между двумя опережающими фазами сети и в момент достижения укаэанным напряжениеи максимального эначения подключают указанные фазы синхронной машины к сети,а отстающую фазу подключают через время,равное четвертой части периода напряжения се ти.Способ позволяет уменьшить в 1,8 раза максимальную величину тока,проте кающега по статорной обмотке -синхронной машины и более чеи в три раза уменьшает создаваемые этим током электродинамические усилия на лобовые части обмотки статора. Кроме того исключается периодическая составляющая токов частотой 50 Гц, возникающих в роторных контурах. Это означает, что при включении в сеть разогнанной до подсинхронной скорости машины перенапряжение на обмотке ее ротора, замкнутой на пусковой резистор, будет определяться только апериодической составляющей, величина которой зависит от угла вылета ротора машины в момент включения ее в сеть и достигает максимального значения при совпадении продольной оси ротора с начальным положением вектора ИДС, создаваемых фазными токами. Для этого момента достигается двукратное уменьшение величины перенапряжения на обмотке ротора, что позволяет повы сить надежность синхронной машины эа счет снижения вероятности пробоя .изоляции обмотки ротора. 2 ил.

1257

М

Изобретение относится к способам включения в сеть трехфазной ненозбуждекной синхронной машины, двигателя, компексатора или генератора, осуществляемым методами BcHHxpGRBQI o пуска или самосинхронизации.

Цель изобретения — уменьшение вел ичикы ударного значения тока статора и перенапряжения ка обмотке ротора сийхронной машины. !б

На фиг. 1 приведена блок-схеме для реализации предполагаемого способа включения в сеть синхронной машины; на фиг,2 — векторные диаграммы . токов и напряжений, Трехфазная синхроннная машина 1, обмотка ротора которой соединена с возбудителем 2 через автомат 3 гameния поля и с пусковым сопротивлением

4 через пусковой контактор 5, подклю чена к сети через токоограничивающее сопротивление 6 и быстродействующий выключатель 7„ каждая фаза А, В и С которого имеет приводное устройство

У соответственно 8, 9, 10. Сигнал на включение выключателя формируется ка выходе дифференциатора 11, соединенного с входом нуль-органа 1?, дна выхода которого через пусковое устройство 13 соединены с приводными устройствами выключателя (c устройствами 8 и 9 фаэ А и В) непосредственно, а с устройством 10 фазы С через реле

14 времени.

Ъ

В исходном пополнении перед включением кевозбужденной сийхронкой машины в сеть отключены выключатель 7 и автомат 3, обмотка ротора синхронной машины через пусковой контактор 5 замкнута на пусковое сопротивление 4.

После получения команды на включение н сеть синхронной машины замыкаются контакты пускового устройства 13, н .момент снижения до нуля производной напряжения между фазами А и В сети на выходе дифференциатора 11 формируется сигнал, вызывающий срабатывание нуль-органа 12, выходной сигнал нульоргана подается на приводные устройства 8 и 9„ и фазы А и В выключателя 7 включаются. Включение фазы С происходит с запаздыванием„ создаваемым реле 14 времени и равным одной четверти периода напряжения сети, 55 что при частоте 50 Гц составляет .(,005 с. После полнофазного включения выключателя через его блок-конта".,ть!

749 подается сигнал на включение автомата 3 гашения поля и отключение пускового коктактора 5, синхронная машина возбуждается от возбудителя 2 и происходит ее втягивание в синхрониэм, чем и заканчиваются пусковые операции.

Предлагаемый способ включения синхронной машины н сеть обеспечинает полное исключение апериодической составляющей из пусковых токов всех трех фаз машины.

На фиг. 2а показана векторная!

x/ диаграмма фазных и линейных (U<

) напряжений сети для момента времени t = О. В момент включения ненозбужденной синхронной машиI ны в сеть в расчетных схемах она может быть представлена чисто реактивным сопротивлением, равным снерхпереходному реактачсу. Для упрощения анализа допустим, что ротор синхронной машины симметричный и сверхпереходные реактансы по продольной и поперечной осям равны между собой:

pl tt (Х = Х = Х, Предположим также .

1 Ф что сеть — это источник неизменного напряжения, т.е. величина напряжения на зажимах, к которым подключен генераторный выключатель,, не зависит от токовой нагрузки, создаваемой включением н сеть синхронной машины, обмотка статора синхронной машины соединена по схеме звезда и (ограничиваясь рассмотрением только начального н пределах одного периода капряжекия сети, промежутка времени от момента включения двух первых фаэ выключателя) затухание токов отсутствует, т.е. что в течение всего рассматрчнаемого процесса синхронная машина представляМ ется неиэменнным реактансом Х . При принятых допущениях система фазных . токов синхронной машины как при двухфазном, так к при трехфазном режимах может быть представлена векторными диаграммами с неизменяющимися модуля- мн векторных величин,положению которых,н момент времени t = О,принимая но внимание диаграмму фиг. 2а соответствует при трехфазном режиме диаграмма на фиг. 2б, а при двухфазном — на фиг„ 2н

Учитывая соотношение между эффективными значениями линейного и фазного напряжений сети U = И и польг. 9 эуясь векторными диаграммами фиг.2, находят вначале аналитические выра1257 жения для определения мгновенных значений фаэных токов при одновременном замыкании всех трех фаэ выключа-! теля:

42 U

= 0,87

Х времени t = О овательно, начальное.Я.Г2 Б

Щ

2Х

Для момента

i = О, след

I sin (ы t — 30 );

А п о — I sin ((д t — 150 );

sin 4 +90» где 12 У, I

IYI ц

Х

Принимая, что включение всех фаз выключателя происходит в момент времени t = О, находят значения начальных величин апериодической составляющей фаэных токов:

1д(о) = — О» Im

1,ù,) =-0,51 с(о1

Векторное сложение этих величин в пространстве дает значение составляющей ИДС, создаваемой в машине суммой апериодических составляющих фазных токов, о) I 4(1 s in 240 — 25

1е(о) sin 120 1,5 I>

При одновременном замыкании всех, трех фаз выключателя в любой другой момент времени величины апериодических составляющих токов в отдельных фазах изменяются, однако остается

30 неизменной величина неподвижной в пространстве суммарной ИДС, создаваемой этими составляющими фазных тоО ков.

При неодновременном замыкании 35 фаз выключателя происходит следующее

Рассмотрим случай, когда апериоднческие составляющие фаэных токов отсутствуют. Допустим, что первыми замыкаются фазы А и В, а за ниии с некоторым запаздыванием — фаза С.

Пусть первая из этих коммутаций произойдет в момент времени t = О при положении векторов напряжения . сети, показанном на фиг. 2а, соответ-45 ствующая ей диаграмма токов приведена на фиг. 2в.

Аналитические выражения для токов и напряжений при замыкании фаз

АиВ: 50

Uh> =U sin (gt+90); д = 8 = 1 э пи э с = Оэ где

Получают

0,87

CUe ц У

«Г U(p

= - 0,87

Х"

О

Токи во всех трех фазах при трехфаэном режиме в рассматриваемый мо мент времени равны их значениям в тот же момент времени при двухфазном режиме. Это означает, что, как первая, так и вторая коммутации (переход от двухфазного. к трехфазноиу режиму) происходят без изменения токов, и, следовательно, не вызывают появления ни в одном из них апериодических составляющих.

Таким образом для исключения апериодических составляющих из фазных токов синхронной машины, включаемой в сеть со снятым Возбуждением ° необходимо обеспечить раздельное включение фаз выключателя. Вначале должны замыкаться две опережающие фазы, например А и В, момент включения их должен совпадать с моментом достижения максимума иеждуфаэного напряжения U<, соответствующего снижению до нуля его производной. Вторая коимутацяя, т.е. включение фазы С, должно производиться через четверть периода в момент, когда мгновеннные значения междуфазных напряжений Ut, и Ос отличны от максимума.

Величина ударного тока, возникающего в обмотке статора машины при включении ее в сеть без возбуждения, к-Гг и

94

Х + Хсв+ Xñ где Хc, Х вЂ” реактанс сети и ее связи с синхронной машиной;

749

4 значение апериодического тока в фазах А и В 1д 1 = -1 О) = О, т.е. эта составляющая не возникает.

Через одну четвертую часть периода в том же режиме замыкания фаэ А и В мгновенное значение токов

12 Цр

i =-i = I singt =087

h 6 щ У ХЛ

Замкнув в этот момент третью фазу (переход к трехфазному режиму) находят мгновенное значение токов, пользуясь приведенными выше соотношениями для трехфазного режима, подставив в них (!

Qt

1257

5 х сверхпереходный реактанс синхронной машины;

К вЂ” коэффициент, учитывающий аперкодическую составляющую.

Согласно предлагаемому способу

К = 1, т.е. уменьшается максималь-= ная величина тока, протекающего по 1О ,статорной обмотке синхронной машины, и, следовательно, уменьшаются создаваемые этим током электродинамичес-кие усилия на лобовые части обмотки статора. Кроме того, полностьр исключается периодическая составляющая токов частотой 50 Гц, а при включении всех трех фаз в первый полуперкоц и токов с частотой 100 Гц, возника-ющих в роториых контурах. Это означает, что при включении в сеть разогнанной до подсинхронной скорости, машины перенапряжение на ее обмотке ротора, замкнутой на пусковой реэис25 тор, определяется только апериодической составляющей, величина которой зависит от угла вылета ротора машины в момент включения ее в сеть и достигает максимального значения прн совпадении продольной оси ротора с начальным положением вектора ИДС, создаваемых фаэными токами. Для этого момента достигается двухкратное уменьщенке величины перенапряжения на обмотке ротора. В результате дости .гается повышение надежности путем снижения вероятности пробоя изоляI ции обмотки ротора и связанных с ней . элементов схемы возбуждения. Обеспечение повышения величины сопротивле749 ния пускового резистора позволяет уменьшить его расчетную мощность,которая, в частности, для синхронньи генераторов и компенсаторов,оборудованных автоматами гашения поля {серии

АГП) подсчитываются по формуле

Я

f(e)

Р

i где Б1 „) — номинальное напряжение возбуждения; — сопротивление резистора самосинхронкзации (пускового резистора)

В результате увеличения сопротивления этого резистора улучшаются условия втягивания машины в синхрониэм прк пуске.

Формула и з о б р е т е н к я

Способ включения в сеть невоэбуж:— денной трехфазной синхронной машины с токоограничивающим сопротивлением в ее цепи путем разгона указанной машины до подсинхронной скорости„ отличающийся тем, что, с целью уменьшения величины ударного

1 значения тока статора и перенапряжения на обмотке ротора синхронной машины, контролируют мгновенное значение напряжения между двумя опережающими фазамк сети к в момент достижеl ния указанным напряжением максимального значения подключают укаэанные фазы синхронной машины к сети, а отстающую фазу подключают через время, равное четвертой части периода напряжения сети.

1257749

125774.9

Составитель К. Фотина

Редактор Л. Пчелинская Текред Л. Сердюкова

Корректор Л. Пилипенко

Заказ 5034/53 Тираж 612 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113030, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4