RU2546131C2 - Способ защиты синхронной электрической машины от витковых замыканий обмотки ротора - Google Patents

Способ защиты синхронной электрической машины от витковых замыканий обмотки ротора Download PDF

Info

Publication number
RU2546131C2
RU2546131C2 RU2013127631/07A RU2013127631A RU2546131C2 RU 2546131 C2 RU2546131 C2 RU 2546131C2 RU 2013127631/07 A RU2013127631/07 A RU 2013127631/07A RU 2013127631 A RU2013127631 A RU 2013127631A RU 2546131 C2 RU2546131 C2 RU 2546131C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
magnetic field
synchronous machine
turn
rotor
electric machine
Prior art date
Application number
RU2013127631/07A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2013127631A (ru
Inventor
Владимир Иосифович Полищук
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет"
Priority to RU2013127631/07A priority Critical patent/RU2546131C2/ru
Publication of RU2013127631A publication Critical patent/RU2013127631A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2546131C2 publication Critical patent/RU2546131C2/ru

Links

Images

Landscapes

  • Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты синхронных электрических машин от витковых замыканий обмотки ротора. Задачей изобретения является предотвращение отключений синхронной электрической машины при внешних переходных процессах. Способ защиты синхронной электрической машины от витковых замыканий обмотки ротора заключается в том, что измеряют индукцию магнитного поля в двух точках торцевой зоны, которые смещены вдоль воздушного зазора на расстояние, кратное полюсному делению. Результаты измерения сравнивают между собой, определяют их разность А. В течение предварительно заданного времени сравнения проверяют выполнение неравенства
А>B,
где В=kОТС·А1,
где kОТС - коэффициент отстройки,
А1 - постоянная составляющая, измеренная в нормальном режиме работы синхронной электрической машины.
Если это неравенство выполняется, то формируют сигнал на гашение магнитного поля ротора и отключение синхронной электрической машины от сети. Технический результат: предотвращение ложных срабатываний защиты синхронной электрической машины при внешних переходных процессах. 3 ил.

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрическим машинам, и предназначено для защиты синхронных электрических машин от витковых замыканий обмотки ротора.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ защиты синхронной электрической машины от витковых замыканий обмотки ротора [KZ 5381 А4, МПК Н01Н 7/06, опубл. 1997], заключающийся в измерении индукции магнитного поля в торцевой зоне, по которой судят о возникновении виткового замыкания для формирования отключающего сигнала.
Этот способ обладает недостаточной чувствительностью из-за того, что в нем определяют несимметрию обмотки ротора и статора. Однако несимметрия обмотки ротора возникает при витковом замыкании, а несимметрия обмотки статора - при колебаниях в электрической сети, что вызывает ложное срабатывание.
Известен способ защиты синхронной электрической машины от витковых замыканий обмотки ротора [KZ 21247 А4, МПК Н02Н 7/08 (2006.01), Н02K 11/00 (2006.01), опубл. 15.05.2009], выбранный в качестве прототипа, заключающийся в измерении индукции магнитного поля в торцевой зоне в двух точках, которые смещены вдоль воздушного зазора на расстояние, кратное полюсному делению торцевой зоны. Результаты измерения сравнивают между собой, и если их разность превысит установленную величину, то формируют сигнал на гашение магнитного поля ротора и отключение машины от сети.
Недостатком известного способа является ложное срабатывание при внешних переходных процессах.
Задачей изобретения является предотвращение отключений синхронной электрической машины при внешних переходных процессах.
Поставленная задача решена за счет того, что способ защиты синхронной электрической машины от витковых замыканий обмотки ротора, так же как в прототипе, заключается в измерении индукции магнитного поля в двух точках торцевой зоны, которые смещены вдоль воздушного зазора на расстояние, кратное полюсному делению, результаты измерения сравнивают между собой, определяют их разность А и формируют сигнал на гашение магнитного поля ротора и отключение синхронной электрической машины от сети.
Согласно изобретению предварительно задают время сравнения, а формирование сигнала на гашение магнитного поля ротора и отключение синхронной машины от сети производят при выполнении неравенства в течение времени сравнения
А>B,
где В=kОТС·А1,
где kОТС - коэффициент отстройки,
А1 - постоянная составляющая, измеренная в нормальном режиме работы синхронной электрической машины.
За счет учета апериодической слагающей тока короткого замыкания в течение времени сравнения выполняется неравенство А>B при внешних переходных процессах.
Такой способ позволяет предотвратить ложное срабатывание защиты синхронной электрической машины при внешних переходных процессах за счет учета апериодической слагающей тока короткого замыкания и производить ее отключение только при возникновении витковых замыканий в роторе.
На фиг. 1 показана схема устройства, реализующего способ защиты синхронной электрической машины от витковых замыканий обмотки ротора.
На фиг. 2 приведены осциллограммы ЭДС в аварийном режиме работы синхронной машины при витковом замыкании в обмотке ротора, где а) - полученные от первого датчика индукции магнитного поля, б) - от второго датчика индукции магнитного поля, в) - от блока сравнения; кривая 1 - с обмотки статора, кривая 2 - с обмотки ротора, кривая 3 - полученная от блока выделения постоянной составляющей А в безаварийном режиме работы синхронной электрической машины, кривая 4 - установленная величина В, определяемая из выражения В=kОТС·А1,
На фиг. 3 представлены осциллограммы ЭДС в безаварийном режиме: где а) - полученные от первого датчика индукции магнитного поля, б) - от второго датчика индукции магнитного поля; где кривая 1 - с обмотки статора, кривая 2 - с обмотки ротора; в) - кривая 3, полученная от блока выделения постоянной составляющей А в безаварийном режиме работы синхронной электрической машины, кривая 4 - установленная величина В, определяемая из выражения В=kОТС·А1, кривая 5 - полученная от блока выделения постоянной составляющей А в переходном режиме работы синхронной электрической машины.
Заявленный способ может быть осуществлен с помощью устройства (фиг. 1), содержащего первый датчик индукции магнитного поля 1 (ДИМП1), установленный в торцевой зоне синхронной электрической машины, и второй датчик индукции магнитного поля 2 (ДИМП2), установленный на расстоянии полюсного деления от первого датчика индукции магнитного поля 1 (ДИМП1) в торцевой зоне синхронной электрической машины. К выходам датчиков индукции магнитного поля 1 (ДИМП1) и 2 (ДИМП2) последовательно подключены блок сравнения 3 (БС), блок выделения постоянной составляющей А 4 (БВПС) и блок формирования отключающего сигнала 5 (БФОС), который связан с выключателем, подключающим машину к сети (не показано на фиг. 1).
В качестве датчиков индукции магнитного поля 1 (ДИМП1) и 2 (ДИМП2) могут быть использованы индукционные датчики магнитного поля 1GT101DC производителя HONEYWELL. Блок сравнения 3 (БС), блок выделения постоянной составляющей 4 (БВПС) и блок формирования отключающего сигнала 5 (БФОС) могут быть выполнены на микроконтроллере серии 51 производителя amtel AT89S53.
Для проверки работоспособности предложенного способа защиты синхронной электрической машины от виткового замыкания обмотки ротора в нормальном состоянии первый датчик индукции магнитного поля 1 (ДИМП1) установили в торцевой зоне синхронной электрической машины ГАБ-4Т/230, с полюсным делением τ=1…р, где 2 p = 2
Figure 00000001
 , n c = 3000
Figure 00000002
 об/мин. Второй датчик индукции магнитного поля 2 (ДИМП2) установили на расстоянии полюсного деления nτ, где n - число полюсного деления (n=2, τ=3) от первого датчика индукции магнитного поля 1 (ДИМП1) в торцевой зоне синхронной электрической машины. В блоке 4 (БВПС) задали время сравнения t1=0,04 с, в течение которого выполнялось неравенство:
А>B,
где В - установленная величина, В=kОТС·А1,
kОТС - коэффициент отстройки, kОТС=1,3÷1,5,
А1 - постоянная составляющая, измеренная в нормальном режиме, А1=1,3.
Датчиками индукции магнитного поля 1 (ДИМП1) и 2 (ДИМП2) измерили индукцию магнитного поля.
Если произошло витковое замыкание обмотки ротора электрической синхронной машины, то его магнитодвижущая сила уменьшается. В датчиках индукции магнитного поля 1 (ДИМП1) и 2 (ДИМП2) от токов в обмотках статора индуцируются электродвижущие силы, равные по величине, но обратные по знаку (фиг. 2, а), б) - кривая 1). В тоже время обмотка ротора из-за разности магнитодвижущих сил полюсов индуцирует электродвижущие силы в датчиках индукции магнитного поля 1 (ДИМП1) и 2 (ДИМП2) с разными по величине полуволнами (фиг. 2, а), б) - кривая 2). В блоке сравнения 3 (БС) сравнивают между собой результаты измерения первого 1 (ДИМП1) и второго 2 (ДИМП2) датчиков индукции магнитного поля. В блоке выделения постоянной составляющей 4 (БВПС) из разности сравнения индукций магнитного поля в двух точках торцевой зоны выделяют постоянную составляющую А (фиг. 2, в) - кривая 3), и она в нашем примере на промежутке времени сравнения t1=0,04 с оказалась больше величины В (на фиг. 2, в) - кривая 4), то есть выполнено неравенство А>B, и блок формирования отключающего сигнала 5 (БФОС) сформировал сигнал на гашение магнитного поля ротора и отключение машины от сети.
В произвольном эксплуатационном режиме работы синхронной электрической машины в обмотках статора и ротора индуцируются электродвижущие силы, равные по величине, но обратные по знаку (фиг. 3, а) и б) - кривые 1, 2). Это обусловлено тем, что магнитодвижущие силы полюсов, как обмоток статора, так и обмоток ротора, равны между собой и отключающий сигнал не формируется (на фиг. 3, в) - кривая 3 ниже кривой 4), и заданное неравенство не выполняется, так как в течение времени сравнения t1 оказалось B>А.
При переходном режиме синхронной электрической машины в блоке выделения постоянной составляющей 4 (БВПС) формируется постоянная составляющая А, которая со временем затухает (фиг. 3, в) - кривая 5), и ее время затухания меньше времени сравнения t1 (фиг. 3, в) - кривая 4), и сигнал на отключение синхронной электрической машины не подается. Таким образом, не происходит ложное срабатывание защиты при внешних переходных процессах.

Claims (1)

  1. Способ защиты синхронной электрической машины от витковых замыканий обмотки ротора, включающий измерение индукции магнитного поля в двух точках торцевой зоны, которые смещены вдоль воздушного зазора на расстояние, кратное полюсному делению, результаты измерения сравнивают между собой, определяют их разность А и формируют сигнал на гашение магнитного поля ротора и отключение синхронной электрической машины от сети, отличающийся тем, что формирование сигнала на гашение магнитного поля ротора и отключение синхронной машины от сети производят при выполнении неравенства в течение предварительно заданного времени сравнения
    А>B,
    где В=kОТС·А1,
    где kОТС - коэффициент отстройки,
    А1 - постоянная составляющая, измеренная в нормальном режиме работы синхронной электрической машины.
RU2013127631/07A 2013-06-19 2013-06-19 Способ защиты синхронной электрической машины от витковых замыканий обмотки ротора RU2546131C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013127631/07A RU2546131C2 (ru) 2013-06-19 2013-06-19 Способ защиты синхронной электрической машины от витковых замыканий обмотки ротора

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013127631/07A RU2546131C2 (ru) 2013-06-19 2013-06-19 Способ защиты синхронной электрической машины от витковых замыканий обмотки ротора

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013127631A RU2013127631A (ru) 2014-12-27
RU2546131C2 true RU2546131C2 (ru) 2015-04-10

Family

ID=53278347

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013127631/07A RU2546131C2 (ru) 2013-06-19 2013-06-19 Способ защиты синхронной электрической машины от витковых замыканий обмотки ротора

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2546131C2 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107167695A (zh) * 2017-06-08 2017-09-15 重庆大学 基于磁场分布监测的永磁同步电机匝间短路故障诊断方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113406540B (zh) * 2021-05-06 2022-07-19 杭州核诺瓦科技有限公司 汽轮发电机转子绕组匝间电磁脉振波特性检测装置及方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1576967A1 (ru) * 1987-07-09 1990-07-07 Павлодарский Индустриальный Институт Способ защиты электрической машины от коротких замыканий
EP0471167A1 (de) * 1990-08-14 1992-02-19 KRONE Aktiengesellschaft Schutzschaltung und Schutzstecker in Telekommunikationsanlagen

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1576967A1 (ru) * 1987-07-09 1990-07-07 Павлодарский Индустриальный Институт Способ защиты электрической машины от коротких замыканий
EP0471167A1 (de) * 1990-08-14 1992-02-19 KRONE Aktiengesellschaft Schutzschaltung und Schutzstecker in Telekommunikationsanlagen

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107167695A (zh) * 2017-06-08 2017-09-15 重庆大学 基于磁场分布监测的永磁同步电机匝间短路故障诊断方法
CN107167695B (zh) * 2017-06-08 2019-06-25 重庆大学 基于磁场分布监测的永磁同步电机匝间短路故障诊断方法

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013127631A (ru) 2014-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2905630B1 (en) Fault detection in brushless exciters
EP2596373B1 (en) Device and method for detecting a ground fault
CN102089667B (zh) 电力系统中监视互感器二次回路的方法和设备
EP2394183B1 (en) Robust on-line stator turn fault identification system
EP1598912B1 (en) Arc fault circuit breaker and apparatus for detecting arc fault
EP2728691B1 (en) Fault current detecting circuit
JP5866390B2 (ja) 電力回路開閉器用制御回路
EP3787140B1 (en) Generator rotor turn-to-turn fault detection using fractional harmonics
CN102798753B (zh) 一种短路检测方法和装置
RU2546131C2 (ru) Способ защиты синхронной электрической машины от витковых замыканий обмотки ротора
JP2012189403A (ja) 回転電機
Lotfifard et al. Over-current relay implementation assuring fast and secure operation in transient conditions
KR101836949B1 (ko) 과전류 감지와 누설 전류 감지가 가능한 전류센서 장치
RU2638299C2 (ru) Устройство защиты обмоток однофазного трансформатора от повреждений
Kandakatla et al. Advanced vector shift algorithm for islanding detection
RU2544267C1 (ru) Способ адаптации обнаружения короткого замыкания на землю
CN110462994B (zh) 用于检测转子条故障的方法
RU2677225C2 (ru) Способ защиты синхронного двигателя переменного тока от витковых замыканий
WO2014094977A1 (en) A power-based method of out of step detection in electrical power network
US11588432B2 (en) Motor monitoring and protection using residual voltage
Iamamura et al. Study of interturn short circuit in rotor windings of a synchronous generator using FEM
US8970071B2 (en) Method and system for disconnecting a generator from a power system
RU2655913C1 (ru) Способ защиты от эксцентриситета ротора электрической машины переменного тока
de Miguel et al. Implementation of a digital directional Fault Passage Indicator
Hamouda et al. Numerical differential protection algorithm for power transformers

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150620