Способ защиты обмотки ротора синхронного генератора от перегрузки током
Союз Советскии
Социапистическми республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополннтельн«е к авт. свид-ву (22) Заявлено 29, 11. 79 (21) 2843997/24-07 с присоединением заявки М (51)М. Кл.
Н 02 Н 7/06
Н 02 Н 5/04 (23)Приоритет Ьеудорствсниый комитет
СССР (53)УДК 621.316 925 (088. 8) во делан изобретеиий и открытий
Опубликовано 30.11.81, Бюллетень М 44
Дата опубликования описания 30. 11.81
» r ц
В.И. Новаш, Е.И. Шевцов и Ф.А. Романюк «» "" «« «Я (72) Авторы изобретения,!
Белорусский ордена Трудового Красного Знаиейиполитехнический институт
: . „, ( (7l ) Заявитель (54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ОБМОТКИ РОТОРА СИНХРОННОГО
ГЕНЕРАТОРА ОТ ПЕРЕГРУЗКИ ТОКОМ
Изобретение относится к электро- технике, а именно к релейной защите от ненормальных режимов синхронных генераторов, и предназначено для предотвращения недопустимого перегре. ва обмотки ротора при токовой перегрузке.
В связи с необходимостью предупреждения повреждения изоляции обмотки ротора от черезмерного нагрева ее повышенным током для мощных синхронных генераторов 100 МВт и выше с непосредственным охлаждением проводников обмоток статора и ротора обяза тельна установка автоматически действующей защиты ротора от перегрузки его током.
Известен способ защиты обмотки ротора с независимой выдержкой времени, реаги0ующей на напряжение на .зажимах ротора Up, пропорциональное току. ротора 1п . Напряжение срабатывания защиты 0с выбирается исходя из такой величины тока ротора, при ко"
2 торой ликвидация перегрузки персо налом невозможна из-за малого значения допустимого времени перегрузки (no тепловой характеристике ротора)
«в н Рн г 7 (1) где К „, — кратность перегрузки, которая выбирается равной
1,4-1,5; — нормальное значение тока
1О возбуждения, А;
R — сопротивление обмотки роР тора, Ом.
При этом выдержка времени защиты выбирается исходя из максимально возможного перегрузочного значения тока ротора (1.)..
Метод является несовершенным в своей основе, так как не учитывает действительного характера процесса нагрева ротора при перегрузке и приводит к излишнему срабатыванию защиты при температурах обмотки ротора, значительно меньших предельно допустимой. где
3 88613
Наиболее близким к предлагаемому является способ токовой защиты от перегрузки ротора с интегрально зависимой характеристикой выдержки времени, заключающийся в том, что в процессе работы генератора контролируют ток ротора и, когда ток ротора превышает некоторое заранее установленное значение I > E н, начинают отсчет времени и сравнйвают его с 10 допустимым временем перегрузки, определяемым по формуле
В
АОп 1" — 1
 — константа, зависящая от типа и параметров генератора, с;
n=2. 4 — константа, зависящая от диапазона токов ротора;
= — — ток ротора в процессе пе
Ip
IpH регрузки, с.е.
Если время с момента наступления перегрузки превышает величину с первой ступенью вырабатывается команда на развозбуждение, со второи—
25 на отключение генератора (21. . Недостатком известного способа является неполное использование перегрузочной способности ротора иэ-эа неучета реального теплового режима обмотки ротора до наступления перегрузки, а также из-за неучета изменения теплоотдачи в окружающую среду с ростом температуры в перегрузочном режиме. Это обстоятельство может при- 3s вести к преждевременному, а также к излишнему срабатыванию защиты.
Цель изобретения — более полное использование перегрузочной способности ротора. 40
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе осуществляют косвенный контроль температуры обмотки ротора как в исходном режиме до наступления перегрузки, так и s nO- 4S следующем перегрузочном режиме. Причем температуру обмотки ротора в ис ходном режиме определяют по результатам измерений тока и напряжения ротора, а в режиме перегрузки - по результатам решения дифференциального управления нагрева обмотки ротора в темпе процесса (в реальном масштабе времени) с учетом изменения тока ротора, теплоотдачи и температурного изменения сопротивления обмотки.
Для достижения указанной цели начальную температуру в режиме, непоО, 4 средственно предшествующем перегрузочному- режиму, определяют по напряжению на обмотке возбуждения 0 ро и току в этой обмотке I с помощью выражения
U 1
В- = + (5 — > (2)
I po 45 (k (А которое вытекает из известного соотношения и (9) = й. (1 1. (8- 15) j (3)
U где R = — Ж- — сопротивление обматР ки ротора в начальном режиме, Ом; — температурный коэффициент, - ;
R — сопротивление обмот4S ки ротора при температуре 15ОС С.
После наступления перегрузки, которую фиксируют по превышению током ротора наперед заданного пускового значения (уставки по току), решают совместно в реальном масштабе времени дифференциальное управление нагрева обмотки ротора синхронного генератора
dg I R* (e) . 5
dt Gñ Gñ 0)(4 У где С вЂ” удельная теплоемкость материала обмотки;
G — масса обмотки, кг;
5 — площадь поверхности охлаждения обмотки, см
К вЂ” общий коэФфициент теплоотдачи, см <.оС вЂ” текущее значение температуры обмот.ки, С;
9011) - температура охлаждающей среды, С и ал(ебраическое уравнение (3), учитывающее изменение сопротивления обмотки ротора йр(9) при изменении .температуры обмотки в процессе пере.грузки. Непосредственно измеряемым параметром в перегрузочном режиме, используемым при решении уравнений (3) и (4), является ток ротора Ip
Текущее значение температуры обмотки ротора, полученное в результате решения уравнения (4), сравнивают с заданными значениями (установками по температуре). При достижении температурой обмотки первой уставки производят выдачу команды на развозбуждение генератора, а при достижении предельно допустимого значения температуры — на его отключение.
8861
Формула изобретения
1 .1
Составитель Т. Щеголькова
Редактор Л. Горбунова Техред Т Наточка Корректор А. Дзятко
Тираж:678 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Носква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Заказ 10552/72
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
Предлагаемый способ осуществляется с помощью известных аналоговых .или цифровых решающих элементов для соз1 дания устройств защиты, выполненных на базе полупроводниковой техники.
Возможна также его программная реализация с помощью управляющих цифровых вычислительных машин автоматизированной системы управления технологических процессов электрических стан- >в ций.
Наличие в описываемом способе контроля температуры в обмотке рото-, ра до наступления перегрузки, ее конт роль в перегрузочном режиме с учетом 1 теплоотдачи в окружающую среду, а также учет изменения сопротивления обмотки в зависимости от температуры последней позволяет более полно использовать перегрузочную способность о ротора.
Способ защиты обмотки ротора синхронного генератора от перегрузки то- . ком, при котором контролируют ток обмотки возбуждения, сравнивают его с уставкой и формируют выходной сигнал защиты на развоэбуждение генера- зв тора., отличающийся тем, 30 6 что, с целью более полного использования перегрузочной способности ротора, дополнительно измеряют в исходном режиме напряжение на обмотке возбуждения, при достижении током возбуждения значения уставки фиксируют начало перегрузочного режима, а по результатам измерений тока и напряжения обмотки фиксируют начальную температуру обмотки, после превышения током возбуждения значения уставки по результатам периодических или непрерывных измерений тока возбуждения осуществляют косвенный контроль температуры обмотки путем решения в реальном масштабе времени дифферен- циального уравнения нагрева обмотки ротора с учетом температурного изменения теплоотдачи в окружающую среду. и температурного изменения сопротивления обмотки, сравнивают полученное текущее значение температуры с уставками по температуре, при достижении температурой обмотки значений уставок вырабатывают команды на развоэ- . буждение генератора, его отключение.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Чернобровов Н.В. Релейная защита. И., "Энергия", 1974, с. 511.
2. Там же с. 510.
