Способ защиты синхронных двигателей от асинхронного хода

 

Изобретение относится к электротехнике . Цель изобретения - повышение селективности и ул чшение условий групповой ресинхронизации. Контролимгновенное значение тока непос-, редственно в цепи обмотки возбуждения 7 каждого синхронного двит ателя и формируют сигнал на кратковременное снятие возбуж,цения при снижении контролируемого тока сначала до значения первой уставки (реле тока 1), а спустя заданный интервал времени до зна

СООЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ ЕСПУБЛИН

А1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4078464/24-07 (22) 28.03,86 (46) 23,07.88. Бюл, Р 27 (71) Донецкий политехнический институт (72) А.И.Зинченко и В.М,Савченхо (53) 621.316.925(088.8) (56) Коваленский И.В. Релейная защита электродвигателей высокого напряжения.

-И-Л.: Энергия, 1964 с.13-14.

Слодарж N.И. Режимы работы, релейная зщцита и автоматика синхронных двигателей. -.М.: Энергия, 1977, с.79-82, 158-160.

„„SU,» 1411874 щ14 Н 02 H 7/08, Н 02 P 1/58 (54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ СИНХРОННЫХ ДВИГА".

ТЕЛЕИ ОТ АСИНХРОННОГО ХОДА (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения — повьппение селективности и улучщение условий групповой ресинхронизации. Контролируют мгновенное значение тока непос. редственно в цепи обмотки возбуждения

7 каждого синхронного двигателя и формируют сигнал на краткбвременное снятие возбуждения при снижении контролируемого тока сначала до значения первой уставки (реле тока 1), а спустя заданный интервал времени до зна1411874

40 чения второй уставки (реле тока 2).

Подачу возбуждения синхронных двигателей в режиме ресинхронизации осуществляют поочередно, подавая возбуждение очередного двигателя по истечении заданного интервала времени пос-! ле подачи возбуждения предыдущего двигателя. При этом возбуждение поИзобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите и автоматике, и может быть использовано в устройствах ресинхронизации синхронных двигателей (СД), Цель изобретения " повышение селективности sащиты и улучшение условий групповой ресинхрониэации синхронных двигателей..

Сущность предлагаемого способа за ключается в том, что работу двигате( лей контролируют по мгновенным значениям тока непосредственно в цепи обмотки возбуждения (ОВ), т.е. между точкой подключения разрядного резис тора и зажимом ОВ, каждого иэ группы, защищаемых СД. Асинхронный режим ра.., боты СД, сопровождающийся колебаниями тока возбуждения от номинального зна" чения до нуля, фиксируют если контролируемый ток снизится сначала до значения первой уставки, а спустя первый заданный интервал времени (3-4с) после этого его значение в течение второго заданного интервала времени (1-4с) снизится до второй уставки.

При этом формируются сигнал на кратковременное снятие возбуждения путем размыкания цепи возбудителя и переключения ОВ на разрядный резистор.

Введение разрядного резистора в цепи

ОВ повышает асинхронный момент, вследствие чего СД подходит к подсинхронным оборотам. Сигнал на включение возбуждения в режиме ресинхронизации формируют при заданных частоте и фазе наводимого в ОВ тока, которые выбираются из условий допустимого значения скольжения и благоприятной ориентации ротора в поле статора. При этом для облегчения условий втягивания в синхрониэм группы асинхронно работающих

СД ресинхронизацию их осуществляют . ! дают при заданной частоте, контролируемой реле контроля скольжения 15, и фазе контролируемого тока, определяемой срабатыванием исполнительного реле 16. Форсировку возбуждения осуществляют при снижении контролируемо-. го тока до значения первой уставки (реле тока 1). 1 з.п ° ф"лы, 2 ил.

I поочередно, подавая возбуждение следующего СД по истечении третьего заданного интервала времени (7-9 с) после подачи возбуждения предыдущего

СД. Если в течение указанного третьего интервала времени после подачи возбуждения СД его контролируемый ток снизится до значения первой ус-, --авки, а спустя первый заданный интервал времени (3-4 с) после этого ток в течение второго заданного ин-. тервала времени ()-4 с) снизится до второй уставки, т.е. имеются значительные колебания тока возбуждения, то фиксируют установившийся асинхрон" ный ход данного СД (неуспешная ресин" хронизация) и отключают era от сети, продолжая осуществлять поочередную ресинхронизацию остальных СД.

Сигналы на форсировку возбуждения(СД подают при достижении контролируемым током первой уставки, т.е. как в начальный момент выпадения СД из синхронизма, так и при подаче возбуждения в режиме ресинхрониэации. Сигнал на снятие формировки возбуждения формируют по истечении четвертого задан" ного интервала времени (5-10 c) после ее включения. Форсировка воэбужде" ния в начальный момент выпадения СД иэ синхронизма оказывает благоприят" ное воздействие за счет демпфирования качаний и поддержания напряжения на шинах за счет выдачи СД реактивной мощности. Так как в предложенном способе возбуждение в режиме ресинхраниэации подается при оптимальной ориентации ротора относительно поля статора, то возникающий синхронйзирующий момент оказывается положительным (ускоряющим). Увеличение этого момента формировкой возбуждения облегчает втягивание СД в синхронизм. Кроме то. 141187

ro, при поочередной ресинхронизации

СД перевозбужденный и втянувшийся в синхрониэм двигатель становится источником реактивной мощности и под"

5 держивает напряжение на шинах, спо". собствуя тем самым успешной ресинхронизации других двигателей.

На фиг.1 приведена схема цепей переменного тока; на фиг.2 — схема це- lp пей постоянного оперативного тока .устройства, реализующего предлагаемый способ.

Устройство содержит орган контроля синхрониэма, выполненный на базе 15 первого 1 и второго 2 реле тока (РТ), обмотки которых через первый замыкающий контакт 3 контактора возбуждения (КВ) и соответственно первый замыкающий контакт 4 второго РТ 2 и первый 20 замыкающий контакт 5 первого PT 1 подключены к зажимам шунта 6, включенного непосредственно в цепь обмотки возбуждения 7, которая через вто„( рой замыкающий контакт 8 КВ подклю- 25 чена к возбудителю 9. Параллельно ОВ

7 и последовательно включенному с ней шунту 6 подключена цепь из последовательно соединенных разрядного резистора 10 и первого размыкающего контакта 11 КВ. Уставки PT 1 и 2 выбраны таким образом, что якорь PT 1 отпадает при снижении тока.i< до

50 от номинального значения, а РТ 2при снижении тока i до !ОХ. Благода35 ря такой настройке реле l реагирует на все более или менее существенные колебания тока возбуждения, а якорь реле 2 отпадает фактически во время бестоковой паузы в ОВ 7.

Параллельно контакту 4 включен первый размыкающий контакт 12 первого промежуточного реле. Параллельно контакту 5 включены первые замыкающие контакты 13 и 14 соответственно 45 первого и второго промежуточных реле.

Орган контроля угла подачи возбуждения состоит из реле контроля сколь" жения (PKC) 15 контактами и исполнительного реле (ИР) 16. Назначение зтого органа — формирование сигнала на . подачу возбуждения (включение КВ) нри заданных эначениях скольжения и угла поворота ротора относительно статора. В цепь обмотки РКС 15 включены диод 17 и второй размыкающий

55 контакт 18 КВ, в цепь обмотки ИР 16 — . упорный (замыкающийся с выдержкой времени) контакт 19 второго реле вре) 4

4 мени и переменный резистор 20. Обмотки РКС 15 и ИР !6 подключены к шунту

6 через размыкающий контакт 21 третьего промежуточного реле и третий замыкающий контакт 22 КВ, точного реле и третий замыкающий контакт 22 КВ, которые зашунтированы размыкающим блок" контактом 23 выключателя. Указанные три контакта 21-23 относятся к схеме другого двигателя, ресинхронизация или отключение которого осуществляются раньше.

Благодаря диодам обмотка РКС 15 обтекается током, пропорциональным току., наводимому в обмотке возбужде" ния, лишь в течение половины периода.

РКС 15 имеет выдержку времени на воз" врат, величина которой определяет значение скольжения, по достижении которого разрешается подача возбуждения. Якорь РКС 15 отпадает, когда частота тока ротора снижается настолько, что длительность бестоковой паузы превышает укаэанную выдержку. После этого происходит выбор благоприятного положения ротора и подача возбуждения. Включение КВ при заданном угле

6 осуществляет ИР 16. Середина отрицательного полупериода i соответст" о вует значению угла 9 340-360 С, а по" ложительного 160-180, Регулируя ток срабатывания ИР 16, можно изменять значение угла 8, при котором поступит команда на включение КВ. Приведенная схема позволяет задавать 6 в диапазонах 260-350, 80-!70, где и лежат области оптимальных углов подачи возбуждения ° Зона работы ИР 16 (полярность подключения) задается ключом управления (КУ) 24, настройка производится переменным резистором 20.

Схема цепей постоянного оперативного тока (фиг.2) содержит первое реле времени (PB) 25 с замыкающим 26, проскальэывающим 27 и упорным 28 контактами, второе PB 29 с замыкающим 30 и упорным 19 контактами, третье PB

31 с замыкающим 32, проскальзывающим

33 и упорным 34 кбнтактами, первое промежуточное реле (ПР) 35 с первым

13, вторым 36 и третьим 37 замыкающими и первым 12 и вторым 38 размыкающими контактами, второе ПР 39 с первым 14, вторым 40 и третьим 41 замыкающими и размыкающим 42 контактами, третье промежуточное реле 43 с раэмы" кающим 21 и замыкающим 44 контактами, четвертое промежуточное и указательное реле 46. В цепь питания первых

ПР 45, ПР 35 и РВ 25 включены последовательно соединенные размыкающий контакт 47 первого РТ 1, четвертый замыкающий контакт 48 КВ и первый

;замыкающий блок-контакт 49 выключате" я. В цепь четвертого HP 45 включен азмыкающий контакт 50 второго РТ 2. оследовательно соединенные эамыкаю-. и контакт 51 РКС 15 и третий размыающий 52 контакт КВ включены в цепь торого ПР 39. Последовательно с конактом 41 второго HP 39 включен раз кающий 53 контакт РКС 15. В цепьитания третьих HP 43 и РВ 31 включе

r второй замыкающий .блок-контакт 54

ыключателя и замыкающий контакт 55

16, последний из которых зашунтиован замыкающим контактом 32 третьго PB 31.

Устройство работает следующим обазом.

В режиме пуска с подачей на статор апряжения последовательно срабатыва- 25 т и остаются в этом положении РКС 15 второе ПР 39 (самоудерживается), одготавливается цепь второго РВ 29 указательного реле 46. Но мере раэорота ротора частота его тока сниается. При достижении подсинхронных боротов она становится такой, что корь PKC 15 во время бестоковой пауы успевает отпасть. Размыкающим 53 онтактом РКС 15 запускает второе РВ

9, которое самоудерживается контаком 30 и с выдержкой времени замыкает цепь ИР 16 хонтактом 19. При подключении ИР 16 к шунту 6 через дио цы (при крайних положениях КУ 24)

40 вЫдержка времени должна быть такова, чтобы. цепь питания ИР 16 замыкалась во время бестоковой паузы, Срабатывеяр ИР 16 дает команду на Вхлючеьие

KlB, срабатывание третьего ПР 43 и э пуск третьего PB 31. При включении

КВ питание с ПР 39, РВ 29„ РКС 15, ИР 16 снимается. Вхождение СД в синхрониэм и наличие возбуждения начинаег контролировать PT 1 и РТ 2, Поскольку катушка РТ 1 ранее была обест чена, то при подаче возбуждения запустится РВ 25, имеющее как и РВ 31 проскальзывающий контакт. Время, протекающее до замыкания проскальзывающфго 27 контакта PB 25, должно быть нФ 0,5-1,0 с больше соответствующего в1фемени замыкания контакта 33 РВ 31.

В результате проскальзывающий контакт

33 РВ 31, опережая аналогичный контакт PB 25, кратковременно подает питание на ПР 39. Последнее своими контактами взводит защиту, возвращая в исходное положение PB 25 и давая возможность срабатывать РТ 1. Если пуск прошел успешно, PB 31 и ПР 43 возвратятся в исходное состояние после того, как упорный контакт 34 РВ 31, замкнувшись, снимет с них питание, В таком положении вся схема находится при синхронной работе СД в установившемся режиме (блинкер указательного реле 46 по окончании пуска следует поднять). В случае, когда втягивания"в синхронизм не наступает, защита действует на отключение СД, хак и при неуспешной ресинхронизации. ,В режиме ресинхронизации, отпадая в результате колебаний тока ротора, имеющих место при потере синхрониэма, PT. 1 запускает РВ 25, которое становится на самоподхват. Времени 1-3 с, протекающего до замыкания проскальзы" вающего контакта 27 РВ 25 достаточно для завершения самозапуска, если при данных условиях он возможен. В противном случае наступает установившийся асинхронньпЪ ход, В результате замыкания указанного койтахта 27 срабатывает и самоудерживается ПР 35. Оно . замыкает свои контакты 37 в цепи ПР

45, дешунтирует замыкающий контакт 4

РТ 2, подготавливая последнее к, рабо" те, и запрещает работу PT 1. Ток возбуждения контролируется уже только

РТ 2. Если за время, оставшееся до замыкания упорного контакта 28 РВ 25, якорь PT 2 отпадает, то поступит команда на снятие возбуждения. После доразворота ротора вновь включается

КВ, становятся в исходное состояние

РТ 1 и РТ 2, Если за время, оставшееся до замыкания упорного контакта 34

PB 31, они сработают еще раз, что будет означать неуспешную синхронизацию, то двигатель отключится. Команда на отключение поступает при срабатывании ПР 45, питание на катушку которого подается после отпадания якоря РТ 2 через контакт 44 ПР 43, В случае успешной ресинхронизвции вся схема возвращается в исходное состояние упорными контактами 28 и 34 РВ

25 и РВ 31. Может произойти "";àê, что в момент замыкания упорного контакта

28 РВ 25 размыкающий контакт 47 PT 1 окажется замкнутым иэ-эа охончатель1411874 но не затухших качаний тока в ОВ после подачи возбуждения, Благодаря раэмыкающему контакту 12 ПР 35 (запрет . работы PT 1) питание с катушки PB 25

5 снимется, . затем оно вновь запустится и цикл работы органа контроля синхронизма повторится сначала.

Указательное реле 46 служит для регистрации случаев работы схемы ав- 111 томатической ресинхрониэации. Потеря двигателем синхронизма, в том числе и кратковременная, сопровождается сигнализацией, управляемой контактами ПР 35.

При потере (обрыве цепи) возбуждения схема ведет себя как и при выходе двигателя из синхронизма по любой другой причине. Особенность лишь в том, что происходит ускорение действия защиты от асинхронного хода. Поскольку якоря PT 1 и РТ 2 при отсутствии возбуждения отпадают одновременно, сигнал на снятие возбуждения и, вторично, на отключение СД, если неисправность не самоустраняется, поступает сразу после замыкания проскальзывающего контакта 27 РВ .25 (через 1-3 с)..

Таким образом, контролируя мгновенное значение тока непосредственно в обмотке возбуждения каждого синхронного двигателя и фиксируя выпаде" ние из синхронизма по снижению контролируемого тока до заданных уставок в определенных интервалах времени, обеспечивается повышение селективности защиты путем исключения ее излишних срабатываний при колебаниях тока возбуждения в режиме качаний. Кроме того, поочередная подача возбуждения синхронных двигателей при заданной (оптимальной) фазе контролируемого тока улучшает условия групповой их ресинхронизации.

Формула изобретения

1. Способ защиты синхронных двигателей от асинхронного хода, включающий контроль тока возбуждения, формирование сигналов на формировку возбуждения и последующее кратковременное снятие возбуждения при наличии переменной составляющей тока возбуждения, формирование в режиме ресинхрониэации сигналов на подачу и формировку возбуждения при заданной частоте тока возбуждения и отключение синхронного двигателя при неуспешной ресинхрониэации, о т л и ч а ю щ и и " с я тем, что, с целью повышения селективности и улучшения условий групповой ресинхронизации, контролируют мгновенное значение тока возбуждения непосредственно в цепи обмотки возбуждения каждого синхронного двигателя и сигнал на кратковременное снятие его возбуждения формируют при условии снижения контролируемого тока сначала до значения первой уставки, а спустя первый заданный интервал времени — до эначсния второй уставхи в течение второго заданного интервала времени, сигналы на подачу возбуждения в режиме ресинхрониэации формируют при заданной фаэе контролируемого тоха поочередно, подавая возбуждение следующего двигателя по истечении третьего заданного интервала времени после подачи возбуждения предыдущего двигателя, при этом режим неуспешной ресинхронизации фиксирутот, если в течение укаэанного третьего интервала времени после подачи возбуждения двигателя его контролируемый ток снизится сначала до значения первой уставки, а спустя первый заданный интервал времени — до значения второй уставхи в течение второго заданного интервала времени.

2 ° CIIGcG6 IIo II I о т л и ч а ю шийся тем, что сигналы на форсировку возбуждения формируют при достижении контролируемым током значения упомянутой первой уставки, сигнал на снятие формировки возбуждения формируют по истечении четвертого заданного интервала времени после ее включения.

1411874

Составитель B.Онучин

7ехред М.Ходанич Корректор О,Крав :ова

Редактор А.иотыль

Заказ 3666/51 Тираа 650 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 производственно-полиграфическое предприятие, r. ужгород, ул. Проев;-ная,