SE510315C2 - Synchronous machine, e.g. synchronous generator in electric power network - Google Patents
Synchronous machine, e.g. synchronous generator in electric power networkInfo
- Publication number
- SE510315C2 SE510315C2 SE9700367A SE9700367A SE510315C2 SE 510315 C2 SE510315 C2 SE 510315C2 SE 9700367 A SE9700367 A SE 9700367A SE 9700367 A SE9700367 A SE 9700367A SE 510315 C2 SE510315 C2 SE 510315C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- temperature
- stator
- stator current
- synchronous machine
- voltage
- Prior art date
Links
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 title claims abstract description 44
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 17
- 230000003685 thermal hair damage Effects 0.000 claims abstract 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 53
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 27
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 26
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- 230000003828 downregulation Effects 0.000 claims description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 9
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 claims description 6
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 4
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 2
- 230000002222 downregulating effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 claims 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 11
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 7
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 5
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 2
- 206010072219 Mevalonic aciduria Diseases 0.000 description 1
- 241001183012 Modified Vaccinia Ankara virus Species 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000008676 import Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 238000004513 sizing Methods 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
- H02H7/06—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric generators; for synchronous capacitors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
Description
lO 15 20 25 30 35 510 315 statorströmgränsen och vid övermagnetiserad drift, där effektfaktorn är mindre än märkeffektfaktorn utgörs gränsen av rotorströmgränsen. 10 15 25 25 30 35 510 315 the stator current limit and in the case of over-magnetized operation, where the power factor is less than the rated power factor, the limit is the rotor current limit.
Om stator- eller rotorströmgränserna överskrids träder, vid hittills känd teknik, strömbegränsare in, om sådana är installerade och används, vilka minskar strömmarna genom att sänka magnetiseringen. Eftersom det tar viss tid innan skadliga temperaturer erhålls kan statorns respektive rotorströmbegränsarnas ingrepp fördröjas åtskilliga sekunder innan respektive ström sänks. Strömreduktionen àstadkoms genom att fältströmmen minskas, vilket får till följd att generatorns terminalspänning och reaktiva effektproduktion minskar. Konsekvensen för den del av systemet, som ligger i närheten av maskinen, blir då dels att den lokala reaktiva effektproduktionen minskar, dels att det blir svårare att importera effekt från angränsande delar av systemet, när spänningen sjunker.If the stator or rotor current limits are exceeded, with prior art, current limiters enter, if they are installed and used, which reduce the currents by lowering the excitation. Since it takes some time before harmful temperatures are obtained, the engagement of the stator and rotor current limiters, respectively, can be delayed several seconds before the respective current is lowered. The current reduction is achieved by reducing the field current, which has the consequence that the generator's terminal voltage and reactive power production decrease. The consequence for the part of the system, which is close to the machine, is then partly that the local reactive power production decreases, and partly that it becomes more difficult to import power from adjacent parts of the system, when the voltage drops.
Om transmissionsnätet inte kan överföra de effekter, som krävs vid rådande spänningar, finns risk att kraftsystemet utsätts för spänningskollaps. För att undvika detta är det fördelaktigt, om effekten kan produceras lokalt, nära lasten.If the transmission network is unable to transmit the effects required at prevailing voltages, there is a risk that the power system will be subjected to a voltage collapse. To avoid this, it is advantageous if the power can be produced locally, close to the load.
Om detta inte är möjligt, utan effekt måste överföras från andra delar av systemet, är det, som bekant, fördelaktigt om detta kan göras på så hög spänningsnivå som möjligt. När spänningen sjunker, minskar ledningars reaktiva effektproduktion (shuntkapacitanser). Lindningskopplare reglerar för att hålla spänningarna till lasterna konstanta, och därmed lasternas effekt konstanta. Om lasternas effekt- förbrukningar är konstanta och transmissionsspänningen är lägre än normalt innebär detta att strömmarna på ledningarna är högre, vilket gör att ledningarnas reaktiva effektförbrukning blir större (serieinduktanser), jfr Cigré broschyr 101, oktober 1995.If this is not possible, but power must be transmitted from other parts of the system, it is, as is well known, advantageous if this can be done at as high a voltage level as possible. When the voltage drops, the reactive power production of wires (shunt capacitances) decreases. Winding couplers regulate to keep the voltages of the loads constant, and thus the effect of the loads constant. If the power consumption of the loads is constant and the transmission voltage is lower than normal, this means that the currents on the lines are higher, which means that the reactive power consumption of the lines becomes greater (series inductances), cf. Cigré brochure 101, October 1995.
Om strömbegränsare träder i funktion för vissa syn- kronmaskiner på ett sätt som beskrivits ovan, kan detta i l0 15 20 25 30 35 510 315 många kraftsystem vara en indikation på att systemet närmar sig spänningskollaps.If current limiters come into operation for certain synchronous machines in a manner described above, this in many power systems may be an indication that the system is approaching voltage collapse.
Vid normala, i dag kända kraftsystem eller vid dess anläggningar sker energiomvandlingen vanligen i två steg med en s.k. step-up~transformator. Ofta är det olika leverantörer av den roterande synkronmaskinen och transformatorn och det finns således två huvudeffektshanterande magnetkretsar att modellera och skydda. Det är också väl känt att leverantörerna är försiktiga och konservativa i sina rekommendationer av inställningsvärden i begränsningsanordningarna, jfr. Cigré broschyr 101, oktober 1995, avsnitt 4.5.4., sid. 60. Det finns ett behov av koordinering och därmed en viss konfliktrisk vid dimensionering och skydd av generator och transformator.In normal, today known power systems or at their plants, the energy conversion usually takes place in two stages with a so-called step-up ~ transformer. There are often different suppliers of the rotating synchronous machine and the transformer and there are thus two main power handling magnetic circuits to model and protect. It is also well known that suppliers are cautious and conservative in their recommendations of setting values in the limitation devices, cf. Cigré brochure 101, October 1995, section 4.5.4., P. 60. There is a need for coordination and thus a certain risk of conflict when dimensioning and protecting the generator and transformer.
Step-up-transformatorn innehåller ej något luftgap och är därmed känslig för mättning på grund av hög grundtonspänning eller geomagnetiska strömmar. Vidare förbrukar transformatorn en del av generatorns reaktiva effekt både vid normala och onormala driftfall. Huvuddelen av de aktiva förlusterna uppträder i armaturkretsens och step-up-transformatorns ledare, medan järnförlusterna är förhållandevis små i båda anordningarna. En komplikation är härvid att förlusterna normalt utvecklas på mellan- och högspänning, så att de är svårare att kyla bort än om de utvecklades på jordpotential.The step-up transformer does not contain any air gap and is thus sensitive to saturation due to high fundamental voltage or geomagnetic currents. Furthermore, the transformer consumes part of the generator's reactive power in both normal and abnormal operating cases. The majority of the active losses occur in the conductors of the luminaire circuit and the step-up transformer, while the iron losses are relatively small in both devices. A complication here is that the losses normally develop at medium and high voltage, so that they are more difficult to cool off than if they developed at earth potential.
Syftet med föreliggande uppfinning är att anvisa ett förfarande för effektreglering samt åstadkomma en synkronmaskin, försedd med utrustning för effektreglering, som gör det möjligt att undvika spänningskollaps i system innehållande synkronmaskiner av det aktuella slaget, dvs. att upprätthålla nära nominell terminalspänning även i situationer, då systemet närmar sig spänningskollaps.The object of the present invention is to provide a method for power control and to provide a synchronous machine, provided with equipment for power control, which makes it possible to avoid voltage collapse in systems containing synchronous machines of the type in question, i.e. to maintain close to nominal terminal voltage even in situations when the system is approaching voltage collapse.
Detta syfte uppnås med ett förfarande och en syn- kronmaskin av inledningsvis angivet slag med i patentkraven 1 respektive 10 angivna kännetecken.This object is achieved with a method and a synchronous machine of the kind initially stated with the features stated in claims 1 and 10, respectively.
Vid uppfinningen ändras sådeles dels utförandet av synkronmaskinen, så att de termiskt baserade stator- och 10 15 20 25 30 35 510 315 rotorströmgränserna skär varandra i kapabilitetsdiagrammet vid en effektfaktor som ligger avsevärt under märk- effektfaktorn, t.ex. vid effektfaktorn noll i kapabilitets- diagrammen, se fig. 2. Härigenom blir statorströmgrånsen begränsande vid övermagnetiserad drift. I samband med reaktiv effekt produktion är det en fördel att använda en, för direktanslutning till transmissionsnivå, utan step-up transformator, avsedd maskin. I stället för att i transformatorn förbruka en del av den reaktiva effekten, som maskinen producerar, kan den då sändas ut på nätet.Thus, in the invention, the design of the synchronous machine is changed so that the thermally based stator and rotor current limits intersect in the capability diagram at a power factor which is considerably below the rated power factor, e.g. at the power factor zero in the capability diagrams, see Fig. 2. As a result, the stator current limit becomes limiting in the case of over-magnetized operation. In connection with reactive power production, it is an advantage to use a machine intended for direct connection to the transmission level, without a step-up transformer. Instead of consuming part of the reactive power that the machine produces in the transformer, it can then be transmitted online.
Med kabel menas i det följande högspända, isolerade elektriska ledare, innefattande en ledande kärna, bestående av ett antal kardeler av ledande material, såsom t ex koppar, ett kärnan omslutande inre halvledande skikt, ett det inre halvledande skiktet omslutande högspänningsisolationsskikt, och ett isolationsskiktet omslutande yttre halvledande skikt.By cable is meant hereinafter high-voltage, insulated electrical conductors, comprising a conductive core, consisting of a number of strands of conductive material, such as copper, a core enclosing inner semiconductor layer, a high-voltage insulating layer enclosing the inner semiconducting layer, and an insulating layer enclosing outer semiconducting layer.
Genom kabelns utförande kan maskinens spänning höjas så att maskinen kan direktanslutas till kraftnätet på högre spänningsnivàer än konventionella maskiner.By making the cable, the voltage of the machine can be increased so that the machine can be directly connected to the power grid at higher voltage levels than conventional machines.
Uppfinningens fördelar blir således speciellt framträdande i en maskin, lindad med en kabel av ovan angivet slag, särskilt kablar med en diameter i intervallet 20-200 mm och en ledningsarea i intervallet 80-3000 mmz. Sålunda utgör dylika applikationer av uppfinningen föredragna utföringsformer av densamma.The advantages of the invention thus become particularly prominent in a machine, wound with a cable of the type indicated above, in particular cables with a diameter in the range 20-200 mm and a cable area in the range 80-3000 mmz. Thus, such applications of the invention constitute preferred embodiments thereof.
Att lyfta rotorströmgränsen har ett antal fördelar för en synkronmaskin. Sålunda möjliggör det direkt mätning av begränsande statortemperaturer. Detta är betydligt svårare om de begränsande temperaturerna är belägna i rotorn, då det är svårt att mäta eller på annat sätt kommunicera med ett roterande föremål. Vidare, genom att reglera ned aktiv effekt kan man producera mer reaktiv effekt. Detta är även möjligt med konventionell rotordimensionering, men man får mer MVAr per nedreglerad MW i denna utformning såsom framgår av kurvorna i figur 1 och 2. 10 15 20 25 30 35 *S10 315 Det finns dessutom ett antal ytterligare fördelar med att lyfta rotorströmgränsen, som är specifika för den aktuella typen av maskin. Tidskonstanterna för uppvärmning (och avsvalning) av statorn är stora jämfört med en konventionell maskin. Detta medför att maskinen, med konventionell statorströmbegränsare, kan köras överlastad under en längre tid än en konventionell maskin, utan att skadliga temperaturer uppnås. Denna förlängda tidsperiod kan utnyttjas för att vidta åtgärder för att antingen minska systemets behov av reaktiv effekt, eller öka den reaktiva effektproduktionen. Det är också lättare att forcera kylningen av maskinens stator. En maskin av denna typ har en verkningsgrad som är jämförbar med en konventionell maskins, dvs statorförlusterna är ungefär lika stora. Medan en konventionell maskin huvudsakligen har ledarförluster har denna typ av maskin mindre ledarförluster och mer järnförluster. I och med att järnförlusterna utvecklas på jordpotential är de lättare att kyla bort. Man kan t.ex. tänka sig att använda en kylmaskin för forcerad kylning i situationer med hög järntemperatur.Lifting the rotor current limit has a number of advantages for a synchronous machine. Thus, it enables direct measurement of limiting stator temperatures. This is much more difficult if the limiting temperatures are located in the rotor, as it is difficult to measure or otherwise communicate with a rotating object. Furthermore, by regulating active power, one can produce more reactive power. This is also possible with conventional rotor sizing, but you get more MVAs per downregulated MW in this design as shown by the curves in Figures 1 and 2. 10 15 20 25 30 35 * S10 315 There are also a number of additional advantages to lifting the rotor current limit, which are specific to the type of machine in question. The time constants for heating (and cooling) of the stator are large compared to a conventional machine. This means that the machine, with a conventional stator current limiter, can be run overloaded for a longer time than a conventional machine, without harmful temperatures being reached. This extended time period can be used to take measures to either reduce the system's need for reactive power, or increase the reactive power production. It is also easier to force the cooling of the machine's stator. A machine of this type has an efficiency that is comparable to a conventional machine, ie the stator losses are approximately equal. While a conventional machine mainly has conductor losses, this type of machine has less conductor losses and more iron losses. As iron losses develop at soil potential, they are easier to cool off. One can e.g. consider using a cooling machine for forced cooling in situations with high iron temperature.
Med konventionell strömbegränsare kan den tidsperiod, som tidskonstanten för uppvärmning ger, utnyttjas till att dra ner den aktiva effekten för att på sá sätt möjliggöra en ökad reaktiv effektproduktion, vilket medför att behovet att nedreglera fältet minskar och, i bästa fall elimineras.With a conventional current limiter, the time period given by the time constant for heating can be used to reduce the active power in order to enable an increased reactive power production, which means that the need to down-regulate the field is reduced and, at best, eliminated.
Med direkt temperaturmätning eller temperaturestimering (eller en kombination därav) kan vi övergå fràn att använda begreppet statorströmgrâns till att tala om statortemperaturgräns(er)_ I och med att det är statortemperaturen (i kritiska punkter), och inte statorströmmen, som är begränsande innebär detta ett antal fördelar. Man kan sålunda minska den allmänna tendensen att begränsaren ställs in konservativt, dá man känner den primära storheten och inte ett derivat. Med en konventionell strömbegränsare kan man inte ta hänsyn, till vilken temperatur maskinen har, då strömgränsen överskrids, dvs man lO 15 20 25 30 35 510 315 kan inte ta hänsyn till att maskinen t.ex. startades kort innan strömgränsen överskreds, eller att den kort innan var lågt belastad. Detta kan undvikas genom att använda statortemperaturgräns(er) i stället. Maskinens kylning dimensioneras så att statorn i kontinuerlig märkdrift inte överstiger en viss temperatur, làt oss kalla den märktemperatur. Denna temperatur är medvetet satt konservativt, dvs statorn (isolationen) klarar högre temperaturer under långa tider. Om vi känner temperaturen i de kritiska punkterna kan maskinen köras över märkdrift under förhållandevis långa tider.With direct temperature measurement or temperature estimation (or a combination thereof) we can move from using the term stator current limit to talk about stator temperature limit (s) _ Since it is the stator temperature (at critical points), and not the stator current, that is limiting. a number of benefits. One can thus reduce the general tendency for the limiter to be set conservatively, since one knows the primary quantity and not a derivative. With a conventional current limiter, it is not possible to take into account the temperature of the machine when the current limit is exceeded, ie it is not possible to take into account that the machine e.g. was started shortly before the current limit was exceeded, or that it was low before. This can be avoided by using stator temperature limit (s) instead. The cooling of the machine is dimensioned so that the stator in continuous rated operation does not exceed a certain temperature, let us call it rated temperature. This temperature is deliberately set conservatively, ie the stator (insulation) can withstand higher temperatures for long periods of time. If we feel the temperature at the critical points, the machine can be run over rated operation for relatively long times.
Dimensioneringen av rotor med utpräglade poler (vattenkraftgeneratorer) vid synkronmaskinen enligt uppfinningen underlättas av att statorns innerdiameter kan göras större än på konventionell maskin pà grund av att statorlindningen utgörs av kabel, vars isolation tar större plats. Det är följaktligen möjligt att för denna typ av synkronmaskin utforma statorn enligt konventionella dimensioneringsförfaranden och endast ändra pä rotorutförandet så att rotorströmgränsen lyfts på önskat sätt.The dimensioning of rotor with pronounced poles (hydropower generators) in the synchronous machine according to the invention is facilitated by the fact that the inner diameter of the stator can be made larger than on a conventional machine because the stator winding consists of cable, the insulation of which takes up more space. Accordingly, for this type of synchronous machine, it is possible to design the stator according to conventional dimensioning methods and only change the rotor design so that the rotor current limit is raised in the desired manner.
För en synkronmaskin med luftkyld rotor med utpräglade poler kan t.ex. detta ske genom att utnyttja det extra utrymmet till att linda extravarv pà fältlindningen för att på så sätt öka den magnetiska polspänningen. En viss andel av varven i fältlindningen utgörs då av kylvarv, som ökar fältlindningens kylda yta. Om extravarven utförs med samma andel kylvarv som de övriga varven kommer temperaturstegringen i fältlindningen att hållas på samma nivå som vid ett konventionell dimensioneringsförfarande, trots att den magnetiska polspänningen höjs.For a synchronous machine with an air-cooled rotor with pronounced poles, e.g. this is done by using the extra space to wind extra turns on the field winding in order to increase the magnetic pole voltage. A certain proportion of the turns in the field winding then consists of cooling turns, which increase the cooled surface of the field winding. If the extra turns are performed with the same proportion of cooling turns as the other turns, the temperature rise in the field winding will be kept at the same level as in a conventional dimensioning process, even though the magnetic pole voltage is raised.
För en synkronmaskin med cylindrisk rotor (turborotor) kan rotorströmgränsen höjas genom att t ex göra maskinen längre.For a synchronous machine with a cylindrical rotor (turbo rotor), the rotor current limit can be raised by, for example, making the machine longer.
Uppfinningen kommer nu att förklaras närmare med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka 10 15 20 25 30 35 510 315 7 figurerna 1 och 2 visar kapabilitetsdiagram för övermagnetiserad synkronmaskin vid konventionell dimensio- nering respektive vid utförandet enligt uppfinningen, figur 3 visar i tvärsnitt den kabel som används för statorlindningen i synkronmaskinen enligt uppfinningen, figur 4 och 5 visar två utföringsexempel på en temperaturestimator vid synkronmaskinen enligt uppfinningen, fig. 6 visar ett exempel för realisering av en temperaturövervakningskrets som avger en utsignal för vidare reglering, och fig. 7 - 9 visar olika kretsar för reglering av synkronmaskinen enligt uppfinningen.The invention will now be explained in more detail with reference to the accompanying drawings, in which Figures 1 and 2 show capacitance diagrams for over-magnetized synchronous machine in conventional dimensioning and in the embodiment according to the invention, respectively. Figure 3 shows in cross section the cable used for the stator winding in the synchronous machine according to the invention, Figures 4 and 5 show two embodiments of a temperature estimator in the synchronous machine according to the invention, Fig. 6 shows an example for realizing a temperature monitoring circuit which emits an output signal for further control, and Figures 7-9 show various circuits for controlling the synchronous machine according to the invention.
Figur 3 visar en tvärsnittsvy av en kabel, som används vid föreliggande uppfinning. Kabeln innefattar en, av ett antal kardeler 2 bestående ledare med cirkulärt tvärsnitt, exempelvis av koppar. Denna ledare är anordnad i mitten av kabeln 1 och runt ledaren finns ett första halvledande skikt 3. Runt det första halvledande skiktet 3 finns ett isolationsskikt, t.ex. PEX-isolation. Runt isolationsskiktet finns vidare ett andra halvledande skikt 5 som normalt är jordat.Figure 3 shows a cross-sectional view of a cable used in the present invention. The cable comprises a conductor consisting of a number of strands 2 with a circular cross-section, for example of copper. This conductor is arranged in the middle of the cable 1 and around the conductor there is a first semiconducting layer 3. Around the first semiconducting layer 3 there is an insulating layer, e.g. PEX insulation. Around the insulation layer there is also a second semiconducting layer 5 which is normally earthed.
Såsom nämnts ovan är statorströmgränsen termiskt begränsande vid föreliggande uppfinning. I första hand är det I fallet med en kabel med PEX-isolation gäller att temperaturen på skiktet mellan isolationen 4, som sätter gränsen. kabelns ledare och isolationen inte bör överstiga 90°C, vilket är maximala temperaturen vid märkdrift och normal förläggning i t ex jord, dvs. isolationen tål denna temperatur flera timmar och kortvarigt kan denna temperatur överskridas något. Temperaturen på ytskiktet mellan isolationen och järnet i statorn bör inte överskrida en temperaturgräns av typiskt 55°C, dvs. temperaturskillnaden över isolationen blir åtminstone 35°C.As mentioned above, the stator current limit is thermally limiting in the present invention. In the first place it is In the case of a cable with PEX insulation, the temperature of the layer between the insulation 4, which sets the limit. the cable conductor and the insulation should not exceed 90 ° C, which is the maximum temperature during rated operation and normal installation in eg ground, ie. the insulation can withstand this temperature for several hours and for a short time this temperature can be exceeded slightly. The temperature of the surface layer between the insulation and the iron in the stator should not exceed a temperature limit of typically 55 ° C, ie. the temperature difference across the insulation is at least 35 ° C.
En synkronmaskin enligt uppfinningen kan vara di- mensionerad för en temperatur i ledaren av 70-80°C och en järntemperatur på 40-50°C vid märkdrift. Dessa temperaturer lO 15 20 25 30 35 510 315 är starkt beroende av kylmedietemperaturen. För att sänka denna kan en kylmaskin användas, vilken emellertid i normal drift påverkar verkningsgraden negativt. Däremot kan det vara befogat att inkoppla den i en nödsituation, varvid man dock måste beakta att den kan ha förhållandevis lång starttid.A synchronous machine according to the invention can be dimensioned for a temperature in the conductor of 70-80 ° C and an iron temperature of 40-50 ° C during rated operation. These temperatures 10 15 20 25 30 35 510 315 are strongly dependent on the refrigerant temperature. To reduce this, a cooling machine can be used, which, however, in normal operation has a negative effect on the efficiency. On the other hand, it may be justified to switch it on in an emergency situation, but it must be borne in mind that it may have a relatively long start time.
För att på maximalt sätt utnyttja den termiska trögheten i statorn vid synkronmaskinen enligt uppfinningen är det önskvärt att omgivande ledar- och järntemperaturer bestäms i den för uppvärmning mest kritiska delen av isolationen. Detta kan ske genom direkt mätning med mätorgan eller med en temperaturestimator av i figur 4 visat slag. Man kan även kombinera temperaturmätning och temperaturestimering enligt figur 5.In order to make maximum use of the thermal inertia of the stator of the synchronous machine according to the invention, it is desirable that ambient conductor and iron temperatures be determined in the most critical part of the insulation for heating. This can be done by direct measurement with measuring means or with a temperature estimator of the type shown in Figure 4. You can also combine temperature measurement and temperature estimation according to figure 5.
I figur 4 representeras förluster i ledare, orsakade av statorströmmen och således beroende pà maskinens belastning av en strömkälla Pm, och järnförlusterna, orsakade av flödet (spänningen), som är mer eller mindre konstant, obereoende av belastningen av en strömkälla Pm. Kylmedietemperaturen representeras av spänningskällan TH. Rkæ representerar termisk resistans för kylrör och silikonfyllning, Rmo termisk resistans för isolationen och CE, CEO och Cu,den termiska kapacitansen för ledare, isolation och järn. TH i punkten 50 representerar temperaturen i järnkärnan, Tu i punkten 54 representerar temperaturen i ledaren och TBC i punkten 52 isolationens medeltemperaturen. Den i figur 4 visade modellen är kalibreringsbar genom jämförelse av TN med direkt uppmätt järntemperatur. Temperaturen TM är förhållandevis svär och dyr att mäta direkt eftersom ledaren normalt ligger på hög potential.Figure 4 represents losses in conductors, caused by the stator current and thus dependent on the load of the machine by a current source Pm, and the iron losses, caused by the current (voltage), which is more or less constant, independent of the load of a current source Pm. The coolant temperature is represented by the voltage source TH. Rkæ represents thermal resistance for cooling pipes and silicone filling, Rmo thermal resistance for insulation and CE, CEO and Cu, the thermal capacitance for conductors, insulation and iron. TH at point 50 represents the temperature of the iron core, Tu at point 54 represents the temperature in the conductor and TBC at point 52 represents the average temperature of the insulation. The model shown in Figure 4 can be calibrated by comparing TN with directly measured iron temperature. The temperature TM is relatively difficult and expensive to measure directly because the conductor is normally at high potential.
Den i figur 4 visade modellen kan även förfinas genom att värmeresistansen mellan ledare och järn uppdelas i flera seriekopplade resistanser, vilket skulle motsvara olika radier på isolationen. Genom att lägga en kapacitans från en punkt mellan varje, på varandra följande resistans och en referenstemperatur, 0°C, kan ett eventuellt temperaturberoende hos isolationens värmekapacitans lO 15 20 25 30 35 'S10 315 modelleras noggrannare. Eftersom finns en temperaturgradient i isolationen skulle en sådan uppdelning resultera i ett något förbättrat resultat.The model shown in Figure 4 can also be refined by dividing the heat resistance between conductor and iron into several series-connected resistors, which would correspond to different radii on the insulation. By adding a capacitance from a point between each successive resistance and a reference temperature, 0 ° C, a possible temperature dependence of the thermal capacitance of the insulation 10 '20 25 30 35' S10 315 can be modeled more accurately. Since there is a temperature gradient in the insulation, such a division would result in a slightly improved result.
I figur 4 betraktas temperaturerna 133, Two och Tyg som tillstànd medan TM, Pm och Pm betraktas som insignaler. För att starta temperaturestimatorn behövs tillståndens initialvärden och estimatorn startas normalt samtidigt som maskinen startas, dvs. med kall maskin.In Figure 4, temperatures 133, Two and Tyg are considered as states while TM, Pm and Pm are considered as input signals. To start the temperature estimator, the initial values of the states are needed and the estimator is normally started at the same time as the machine is started, ie. with cold machine.
Antalet noder kan självfallet utökas, men de i anslutning till figur 4 och nedan i anslutning till figur 5 beskriva utförandena är att föredra.The number of nodes can of course be increased, but the embodiments described in connection with Figure 4 and below in connection with Figure 5 are preferred.
I figur 5 visas en variant av temperaturestimatorn i figur 4, vid vilken järntemperaturen T” mäts direkt.Figure 5 shows a variant of the temperature estimator in Figure 4, in which the iron temperature T ”is measured directly.
Järntemperaturen kommer då att representeras av en spänningskälla TW i det därmed förenklade schemat och tjäna som insignal tillsammans med Pm. Temperaturerna Two och TM utgör tillstànden och erhålls i punkterna 52 och 54 på samma sätt som i figur 4.The iron temperature will then be represented by a voltage source TW in the thus simplified scheme and serve as an input signal together with Pm. Temperatures Two and TM constitute the states and are obtained in points 52 and 54 in the same way as in Figure 4.
Kopparförlusterna är beroende av statorströmmen och därmed på hur hårt lastad maskinen är. Järnförlusterna är beroende av flödet, som är mer eller mindre konstant vid konstant terminalspänning, oberoende av belastningen.The copper losses depend on the stator current and thus on how heavily loaded the machine is. The iron losses are dependent on the flow, which is more or less constant at constant terminal voltage, independent of the load.
Tidskonstanten för järnkretsens temperaturstegring och avsvalning är däremot mycket stor i den aktuella typen av maskin vilket gör att maskinen har större överbelastningsförmåga om den är nystartad.The time constant for the temperature rise and cooling of the iron circuit, on the other hand, is very large in the type of machine in question, which means that the machine has a greater overload capacity if it is newly started.
Såväl järn- som kopparförlusterna kommer att minska om fältet minskas.Both iron and copper losses will decrease if the field is reduced.
En fördel med synkronmaskinen enligt uppfinningen jämfört med en konventionell maskin är att de elektriska förlusterna är mera associerade till flödet i järnet än till strömmar i armaturkretsens ledare. Järnförlusterna utvecklas på jordpotential, vilket underlättar normal kylning och även eventuell forcerad kylning med kylmaskin. Armaturkretsens ledare har relativt låg strömtäthet och förlusterna på högspänningspotential är relativt små. lO 15 20 25 30 35 510 315 10 Tidkonstanten för järnkretsens uppvärmning - och därmed avsvalning - är mycket stor. Beräkningar visar att den adiabatiska temperaturstegringen sker med storleksordningen hundradels °K/s. Armaturkretsens temperaturstegring blir också något förhöjd till följd av den stora termiska resistansen i lindningskabelns fasta isolering. Vid aktuella strömtätheter sker den adiabatiska temperaturstegringen med storleksordningen 1/30 till 1/100 °K/s, medan konventionella maskiner har en adiabatisk temperaturstegring av storleksordningen 1/10 °K/s.An advantage of the synchronous machine according to the invention compared to a conventional machine is that the electrical losses are more associated with the flow in the iron than with currents in the conductor of the luminaire circuit. The iron losses develop on soil potential, which facilitates normal cooling and also any forced cooling with a cooling machine. The conductors of the luminaire circuit have a relatively low current density and the losses of high voltage potential are relatively small. 10 15 20 25 30 35 510 315 10 The time constant for the heating of the iron circuit - and thus cooling - is very large. Calculations show that the adiabatic temperature rise occurs on the order of one hundredth of ° K / s. The temperature rise of the luminaire circuit is also slightly elevated due to the large thermal resistance in the solid insulation of the winding cable. At current current densities, the adiabatic temperature rise is of the order of 1/30 to 1/100 ° K / s, while conventional machines have an adiabatic temperature rise of the order of 1/10 ° K / s.
Såväl temperaturen i ledaren Tu som i järnet Tfi;måste övervakas och i figur 6 visas ett exempel på realisering av en övervakningskrets som ger en utsignal för vidare reglering. Denna krets innefattar sålunda en temperaturesti- mator 2 enligt figur 4 till vilken instorheterna I (statorström), U (terminalspänning) och Tm inmatas. Från estimatorn 2 erhålls utsignalerna Tu och TN, vilka vid 4 respektive 6 jämförs med förinställda gränsvärden TLLE respektive TL¿É, såsom nämnts ovan, och resultaten av jämförelserna tillförs en grind 8 (Lowest Value Gate), vilken på sin utgång avger som reglersignal den temperaturdifferens, mellan respektive temperatur och temperaturgräns, som i absoluta termer är störst.Both the temperature in the conductor Tu and in the iron T fi; must be monitored, and Figure 6 shows an example of the realization of a monitoring circuit which provides an output signal for further control. This circuit thus comprises a temperature estimator 2 according to Figure 4 to which the inputs I (stator current), U (terminal voltage) and Tm are input. From the estimator 2 the output signals Tu and TN are obtained, which at 4 and 6, respectively, are compared with preset limit values TLLE and TL¿É, as mentioned above, and the results of the comparisons are applied to a gate 8 (Lowest Value Gate), which at its output emits as control signal the temperature difference, between the respective temperature and temperature limit, which in absolute terms is greatest.
Om TE mäts direkt behöver endast Tu,bestämmas ur I och T}E med hjälp av temperaturestimatorn. Om såväl TFE som TLE mäts direkt erfordras ingen temperaturestimator, utan de uppmätta temperaturerna jämförs direkt med sina gränsvärden.If TE is measured directly, only Tu needs to be determined from I and T} E using the temperature estimator. If both TFE and TLE are measured directly, no temperature estimator is required, but the measured temperatures are compared directly with their limit values.
Figur 7 visar i blockschemaform ett exempel på en reglerkrets för nedreglering av den aktiva effekten, om statorströmmen överskrider ett maximalt tillåtet gränsvärde.Figure 7 shows in block diagram form an example of a control circuit for down-regulating the active power, if the stator current exceeds a maximum permitted limit value.
En synkrongenerator G är härvid ansluten till ett kraftnät via en brytare 10. Generatorn G magnetiseras via en tyristorlikriktare 12. Via en spänningstransformator PTS tillförs spänningen U_ till en mätomformare 14, en enhet IL "Prod" för bestämning av verklig statorströmgräns IL, och till en enhet AP"Prod" för generering av en signal "AP 10 15 20 25 30 35 ' s1o 315 ll order" för nedreglering av den aktiva effekten om stator- strömmen överstiger statorströmgränsen. Över en strömtrans- formator CTS uttas på samma sätt, strömmen I_ till enheterna IL"Prod" och AP"Prod". I enheten IL"Prod" beaktas riktningen på den reaktiva effekten, spänningsfall samt eventuellt tillåten inital tidsfördröjning för nedreglering av fältet, vid bestämning av statorströmgränsen. Statorströmgränsen är baserad på statorns temperatur vid märkdrift (Tu = 70-80°C och TE = 40-50°C vid PEX-isolering). I enheten AP "Prod" fastläggs också hastigheten på nedregleringen och maximala området för regleringen av den aktiva effekten samt eventuell funktion för att återgå till den aktiva effektproduktion, som synkronmaskinen hade innan statorströmgränsen överskreds, om systemets reaktiva effektbehov åter minskar.A synchronous generator G is then connected to a power grid via a switch 10. The generator G is magnetized via a thyristor rectifier 12. Via a voltage transformer PTS the voltage U_ is supplied to a measuring converter 14, a unit IL "Prod" for determining the real stator current limit IL, and to a unit AP "Prod" for generating a signal "AP 10 15 20 25 30 35 's1o 315 ll order" for down-regulation of the active power if the stator current exceeds the stator current limit. Over a current transformer CTS is taken in the same way, the current I_ to the units IL "Prod" and AP "Prod". In the unit IL "Prod", the direction of the reactive power, voltage drop and any permissible initial time delay for downregulation of the field are taken into account when determining the stator current limit. The stator current limit is based on the stator temperature during rated operation (Tu = 70-80 ° C and TE = 40-50 ° C for PEX insulation). The unit AP "Prod" also determines the speed of the down-regulation and the maximum range for the regulation of the active power and any function to return to the active power production, which the synchronous machine had before the stator current limit was exceeded, if the system's reactive power requirements decrease again.
Den maximala reaktiva effekten, som synkronmaskinen i det beskrivna utförandet kan producera, motsvarar 100 % av märkeffekt, och erhålls då den aktiva effekten har styrts ner till noll. Det finns dock anledning att införa en undre gräns, som är större än noll, för nedregleringen av aktiv effekt, då ytterligare nedreglering av aktiv effekt ger lite i utbyte av ökad förmåga att producera reaktiv effekt, jfr figur 2. Skulle ett större behov av reaktiv effekt föreligga måste det mötas av en nedreglering av fältet.The maximum reactive power, which the synchronous machine in the described embodiment can produce, corresponds to 100% of rated power, and is obtained when the active power has been controlled down to zero. However, there is reason to introduce a lower limit, which is greater than zero, for the down-regulation of active power, as further down-regulation of active power gives little in return for increased ability to produce reactive power, cf. Figure 2. Should a greater need for reactive effect, it must be met by a down-regulation of the field.
Utsignalen U från nätomvandlaren 14 jämförs vid 16 med ett förutbestämt referensvärde Uæf och resultatet av jäm- förelsen tillförs en förstärkar- och signalbehandlingsenhet 18 innan det tillförs en grind 20.The output signal U from the mains converter 14 is compared at 16 with a predetermined reference value Uæf and the result of the comparison is applied to an amplifier and signal processing unit 18 before a gate 20 is applied.
Vid 22 jämförs statorströmmen I med den i enheten IL"Prod" alstrade statorströmgränsen IL och resultatet av jämförelsen tillförs en förstärkar- och signalbehandlingsenhet 24 och ett efterföljande block 26 med olinjär karakteristik. Den olinjära karakteristiken är sådan att för positiva insignaler fås en stor utsignal och för negativa insignaler får man en mot insignalen proportionell utsignal. Utsignalen från blocket 26 tillförs även den grinden 20 som är en s.k. 10 15 20 25 30 35 510 315 12 Lowest Value Gate, dvs. den signal som är lägst erhålls som utsignal.At 22, the stator current I is compared with the stator current limit IL generated in the unit IL "Prod" and the result of the comparison is applied to an amplifier and signal processing unit 24 and a subsequent block 26 with non-linear characteristics. The non-linear characteristic is such that for positive input signals a large output signal is obtained and for negative input signals an output signal proportional to the input signal is obtained. The output signal from the block 26 is also applied to the gate 20 which is a so-called 10 15 20 25 30 35 510 315 12 Lowest Value Gate, ie. the lowest signal is obtained as the output signal.
Utsignalen från grinden 20 tillförs en signalbe- handlingsenhet 28 med integrerande verkan som i sin tur är ansluten till en triggkrets 30 för magnetiseringsmaskinens likriktare 12.The output signal from the gate 20 is applied to a signal processing unit 28 with integrating effect which in turn is connected to a trigger circuit 30 for the rectifier 12 of the magnetizing machine.
Reglerkretsen i figur 7 innefattar väsentligen tre huvuddelar nämligen en automatisk spänningsregulator, en statorströmbegränsare och ett system för reducering av den aktiva effekten för att på så sätt öka synkronmaskinens förmåga att möta systemets behov av reaktiv effekt på önskad spänningsnivå.The control circuit in Figure 7 essentially comprises three main parts, namely an automatic voltage regulator, a stator current limiter and a system for reducing the active power in order thus increasing the synchronous machine's ability to meet the system's need for reactive power at the desired voltage level.
Nedregleringen av fältströmmen kan enligt uppfinningen realiseras på ett flertal sätt. Sålunda kan en traditionell begränsare användas som arbetar enligt principen att om statorströmmen överstiger statorströmgränsen under en maximalt tillåten tid sänks fältströmmen till statorströmmen blir lika med stator-strömgränsen.According to the invention, the down-regulation of the field current can be realized in a number of ways. Thus, a traditional limiter can be used which operates according to the principle that if the stator current exceeds the stator current limit for a maximum permitted time, the field current is reduced until the stator current becomes equal to the stator current limit.
Själva regleringen kan ske på olika sätt. Härvid skall den initiala tidsfördröjningen vara åtminstone så lång att kortvarigt stora strömmar, till följd av feltillstånd i systemet, inte leder till att fältet dras ned pga att strömgränsen överskrids. Olika implementeringar av tidsfördröjningen år möjliga, t.ex. konstant fördröjningstid oberoende av hur mycket strömmen överskrider gränsen, eller inverstidskarakteristik, dvs desto mer strömmen överskrider gränsen desto kortare tidsfördröjning. Om statorströmgränsen överskridits en tid måste tid ges för avkylning. Den aktuella typen av synkronmaskin har stora tidskonstanter vad gäller uppvärmning och avsvalning av statorn, vilket gör att tidsfördröjningen kan göras stor i jämförelse med vad fallet är för en konventionell maskin. Detta gör att tid ges för att antingen minska systemets behov av reaktiv effekt eller öka maskinens förmåga att producera reaktiv effekt.The regulation itself can take place in different ways. In this case, the initial time delay must be at least so long that short-term large currents, due to fault conditions in the system, do not lead to the field being reduced due to the current limit being exceeded. Different implementations of the time delay are possible, e.g. constant delay time regardless of how much the current exceeds the limit, or inversion time characteristics, ie the more the current exceeds the limit the shorter the time delay. If the stator current limit has been exceeded for a time, time must be given for cooling. The current type of synchronous machine has large time constants in terms of heating and cooling of the stator, which means that the time delay can be made large in comparison with what is the case for a conventional machine. This allows time to either reduce the system's need for reactive power or increase the machine's ability to produce reactive power.
Dimensioneringen av maskinen tillsammans med neddragning av 10 15 20 25 30 35 ' 510 315 13 aktiv effekt gör att maskinens förmåga att producera reaktiv effekt ökar.The dimensioning of the machine together with the reduction of 10 15 20 25 30 35 '510 315 13 active power means that the machine's ability to produce reactive power increases.
Vid uppfinningen kan nedregleringen av fältströmmen även ske utgående från temperaturen i de mest kritiska punkterna.In the invention, the down-regulation of the field current can also take place on the basis of the temperature at the most critical points.
Temperaturen i ledarna i statorn och järntemperaturen i statorn i de mest kritiska punkterna kan bestämmas antingen genom direkt mätning, vilket kan vara svårt vad gäller ledar- temperaturen, eller med hjälp av en temperaturestimator som har kopparförluster (statorström), järnförluster (spänning) och kylvattentemperatur som insignaler, såsom diskuterats ovan. Man kan härvid reglera enligt två moder, nämligen, 1) om temperaturerna ligger under sina maximalt tillåtna temperaturgränser regleras fältströmmen så att terminalspänningen blir lika med önskad driftspänning, och 2) om terminalspänningen är mindre än önskad drift- spänning regleras fältströmmen så att ledartemperaturen eller järntemperaturen blir lika med sin maximalt tillåtna tempe- raturgräns och den andra temperaturen ligger under sin gräns.The temperature of the conductors in the stator and the iron temperature in the stator at the most critical points can be determined either by direct measurement, which can be difficult in terms of the conductor temperature, or by means of a temperature estimator that has copper losses (stator current), iron losses (voltage) and cooling water temperature as input signals, as discussed above. You can regulate according to two modes, namely, 1) if the temperatures are below their maximum permissible temperature limits, the field current is regulated so that the terminal voltage is equal to the desired operating voltage, and 2) if the terminal voltage is less than the desired operating voltage, the field current is regulated so that the conductor temperature or iron temperature becomes equal to its maximum permissible temperature limit and the second temperature is below its limit.
Omslagspunkten statortemperaturen lika med maxi-malt tillåten statortemperatur och terminalspänningen lika med önskad driftspänning kan realiseras med en s.k. Lowest Value Gate som beskrivits i anslutning till figur.The switching point stator temperature equal to the maximum permissible stator temperature and the terminal voltage equal to the desired operating voltage can be realized with a so-called Lowest Value Gate as described in connection with figure.
Moden 1 ovan motsvarar normal spänningsreglering, medan moden 2 skyddar maskinen mot höga temperaturer då terminalspänning och statortemperatur minskar då fältströmmen minskar.Mode 1 above corresponds to normal voltage regulation, while mode 2 protects the machine against high temperatures as terminal voltage and stator temperature decrease as field current decreases.
I figur 8 visas en reglerkrets för realisering av en reglering av ovannämnt slag.Figure 8 shows a control circuit for realizing a control of the above-mentioned type.
Enheten AT"Prod" tillförs härvid, förutom ström I_ och spänning U;, kylmedietemperaturen Tma Utsignalen från enheten AT"Prod" tillförs en förstärkar - och signalbehandlingsenhet 40 och blocket 26 med olinjär karaktäristik, vilket beskrivits tidigare, för att inmatas på grinden 20 tillsammans med den behandlade och förstärka utsignalen från jämförelsen av spänningen U med önskad driftspänning Uref.The unit AT "Prod" is supplied here, in addition to current I_ and voltage U ;, the refrigerant temperature Tma. The output signal from the unit AT "Prod" is supplied to an amplifier and signal processing unit 40 and the block 26 with non-linear characteristics, as previously described, for input to the gate 20 with the processed and amplified output signal from the comparison of the voltage U with the desired operating voltage Uref.
Beroende av utsignalen från grinden 20 styrs sedan 10 15 20 25 30 35 510 315 14 regleringen av maskinen pà motsvarande sätt som vid utförandet enl. figur 7.Depending on the output signal from the gate 20, the control of the machine is then controlled in the same way as in the embodiment according to figure 7.
Om den begränsande temperaturen (Tm,eller TW) närmar sig sin maximala temperaturgräns (exempelvis TLAE = 90°C och TLFE = 55°C för PEX-isolation) med en tidsderivata som är större än noll, kan ovanstående reglering leda till en “översläng" i temperaturen. Då denna övertemperatur är kortvarig utgör den, om den är måttlig, inte ett allvarligt problem för isolationen. Den kan dock resultera i ett för stabiliteten i kraftsystemet besvärande temporärt spänningsfall till följd av att reglerkretsen försöker motverka övertemperaturen genom att minska fältet.If the limiting temperature (Tm, or TW) approaches its maximum temperature limit (eg TLAE = 90 ° C and TLFE = 55 ° C for PEX isolation) with a time derivative greater than zero, the above regulation may lead to an “overshoot When this overtemperature is short-lived, if it is moderate, it does not pose a serious problem for the insulation. However, it can result in a temporary voltage drop which is troublesome for the stability of the power system due to the control circuit trying to counteract the overtemperature by reducing the field.
För att undvika detta förlopp kan man komplettera reglerkretsen med en temperaturpredikterande krets, t ex baserad på temperaturens tidsderivata, för att redan innan maximal temperatur är uppnädd låta spänningen försiktigt börja sjunka, så att "överslängen" i temperatur blir liten eller helt elimineras.To avoid this process, the control circuit can be supplemented with a temperature predicting circuit, for example based on the time derivatives of the temperature, so that even before the maximum temperature is reached let the voltage start to drop gently, so that the "overshoot" in temperature is small or completely eliminated.
Detta innebär att spänningen kommer att börja sjunka tidigare men inte så snabbt.This means that the voltage will start to drop earlier but not so fast.
Vid en jämförelse mellan en traditionell strömbegränsare enligt figur 7 och en statortemperaturbegränsare enligt figur 8 har den senare den fördelen att den tillåter överlast under lång tid, av storleksordningen timmar, medan den traditionella strömbegränsaren endast tillåter överlast under kortare tid, av storleksordningen sekunder - minuter.In a comparison between a traditional current limiter according to Figure 7 and a stator temperature limiter according to Figure 8, the latter has the advantage that it allows overloading for a long time, of the order of hours, while the traditional current limiter only allows overloading for a shorter time, of the order of seconds - minutes.
Om maskinen är utrustad med statortemperaturbegränsare bör dock en varningssignal gå till berörd driftcentral redan då temperaturen för märkdrift överskrids, då detta indikerar att en överlastsituation föreligger, som bör avhjälpas.If the machine is equipped with a stator temperature limiter, however, a warning signal should go to the relevant operation center already when the temperature for rated operation is exceeded, as this indicates that there is an overload situation, which should be remedied.
I figur 9 visas en vidareutveckling av reglerkretsen i figur 7. Vid denna krets kombineras en begränsningsreglering, baserad på temperaturen som syftar till att upprätthålla terminalspänningen pà så acceptabel nivå som möjligt så länge som möjligt genom att maximalt utnyttja statorns termiska kapacitet, med en reglering av aktiv och reaktiv effekt. lO 15 i 510 315 15 I enheten AT"Prod" alstras sälunda en utsignal på samma sätt som vid kretsen enligt figur 8. Denna utsignal tillförs förstärkar- och signalbehandlingsenheten 40, blocket 26 och grinden 20 för att åstadkomma samma begränsningsreglering som vid fig. 8. Utsignalen från enheten AT"Prod" tillförs också en enheten AP"Prod" tillsammans med spänningen U_, varvid man från enheten AP"Prod" får som utsignal en reglersignal AP order för att nedreglera den aktiva effekten tills U=Uref, dvs terminalspänningen lika med önskad driftspänning, eller tills den aktiva effekten når en förutbestämd minimieffektgräns, såsom nämnts tidigare. Nedregleringen av aktiv effekt påbörjas företrädesvis dä någon av järn- eller ledartemperaturerna överskrider de temperaturer, som maskinen är dimensionerad för.Figure 9 shows a further development of the control circuit in Figure 7. This circuit combines a limiting control, based on the temperature, which aims to maintain the terminal voltage at as acceptable a level as possible for as long as possible by making maximum use of the stator's thermal capacity, with a control of active and reactive effect. In the unit AT "Prod" an output signal is thus generated in the same way as in the circuit according to Fig. 8. This output signal is supplied to the amplifier and signal processing unit 40, the block 26 and the gate 20 in order to achieve the same limiting control as in Fig. 8. The output signal from the unit AT "Prod" is also applied to a unit AP "Prod" together with the voltage U_, whereby from the unit AP "Prod" a control signal AP order is obtained as output signal to down-regulate the active power until U = Uref, ie the terminal voltage equal with the desired operating voltage, or until the active power reaches a predetermined minimum power limit, as mentioned earlier. The down-regulation of active power is preferably started when one of the iron or conductor temperatures exceeds the temperatures for which the machine is dimensioned.
Ytterligare en reglermöjlighet baseras pä att man startar en kylmaskin för att sänka järn- och koppartempera-turerna då man när antingen ström- eller temperaturgräns. Detta gör att maskinen kan belastas ytterligare.Another control option is based on starting a cooling machine to lower the iron and copper temperatures when you reach either the current or temperature limit. This allows the machine to be further loaded.
Claims (25)
Priority Applications (13)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE9700367A SE510315C2 (en) | 1997-02-03 | 1997-02-03 | Synchronous machine, e.g. synchronous generator in electric power network |
| SE9704431A SE9704431D0 (en) | 1997-02-03 | 1997-11-28 | Power control of synchronous machine |
| JP53281698A JP2001510018A (en) | 1997-02-03 | 1998-02-02 | Synchronous machine |
| PCT/SE1998/000174 WO1998034312A1 (en) | 1997-02-03 | 1998-02-02 | Synchronous machine |
| NZ337069A NZ337069A (en) | 1997-02-03 | 1998-02-02 | Synchronous machine |
| BR9807131-9A BR9807131A (en) | 1997-02-03 | 1998-02-02 | Synchronous machine with power and / or voltage control, method for controlling the power and / or voltage of a synchronous machine |
| PL98334995A PL334995A1 (en) | 1997-02-03 | 1998-02-02 | Synchronous machine |
| US09/355,728 US6828701B1 (en) | 1997-02-03 | 1998-02-02 | Synchronous machine with power and voltage control |
| AU58925/98A AU730760B2 (en) | 1997-02-03 | 1998-02-02 | Synchronous machine |
| CA002279414A CA2279414A1 (en) | 1997-02-03 | 1998-02-02 | Synchronous machine |
| EP98902371A EP1016179A1 (en) | 1997-02-03 | 1998-02-02 | Synchronous machine |
| CN98802274A CN1080474C (en) | 1997-02-03 | 1998-02-02 | Synchronous machine |
| NO993686A NO993686L (en) | 1997-02-03 | 1999-07-29 | Synchronous machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE9700367A SE510315C2 (en) | 1997-02-03 | 1997-02-03 | Synchronous machine, e.g. synchronous generator in electric power network |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SE9700367D0 SE9700367D0 (en) | 1997-02-03 |
| SE9700367L SE9700367L (en) | 1998-08-04 |
| SE510315C2 true SE510315C2 (en) | 1999-05-10 |
Family
ID=20405656
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE9700367A SE510315C2 (en) | 1997-02-03 | 1997-02-03 | Synchronous machine, e.g. synchronous generator in electric power network |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SE (1) | SE510315C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001017085A1 (en) * | 1999-08-27 | 2001-03-08 | Abb Ab | Material-utilised alternating current machines |
| US10544779B2 (en) | 2014-11-24 | 2020-01-28 | Vestas Wind Systems A/S | Over-rating control of a wind turbine generator |
-
1997
- 1997-02-03 SE SE9700367A patent/SE510315C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001017085A1 (en) * | 1999-08-27 | 2001-03-08 | Abb Ab | Material-utilised alternating current machines |
| US10544779B2 (en) | 2014-11-24 | 2020-01-28 | Vestas Wind Systems A/S | Over-rating control of a wind turbine generator |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SE9700367D0 (en) | 1997-02-03 |
| SE9700367L (en) | 1998-08-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6828701B1 (en) | Synchronous machine with power and voltage control | |
| US6525504B1 (en) | Method and device for controlling the magnetic flux in a rotating high voltage electric alternating current machine | |
| Alaraifi et al. | Optimal allocation of HTS-FCL for power system security and stability enhancement | |
| Firouzi et al. | Improving fault ride-through capability of fixed-speed wind turbine by using bridge-type fault current limiter | |
| Gomez et al. | Behavior of induction motor due to voltage sags and short interruptions | |
| WO2004012327A1 (en) | Electric machine | |
| Asghar | Fault current limiters types, operations and its limitations | |
| SE518216C2 (en) | Method of operation of synchronous compensator and such synchronous compensator. | |
| US20100314936A1 (en) | Interconnection Switching System and Method for Connecting a Distributed Energy Resource to an Electrical Power System | |
| US20130285592A1 (en) | Medium voltage soft starter and induction motor kit | |
| SE510315C2 (en) | Synchronous machine, e.g. synchronous generator in electric power network | |
| Shimizu et al. | Inrush-current-limiting with high T/sub c/Superconductor | |
| Lomei et al. | A new method to determine the activation time of the overexcitation limiter based on available generator rotor thermal capacity for improving long-term voltage instability | |
| WO2001017085A1 (en) | Material-utilised alternating current machines | |
| Behzad et al. | Soft and fast starting induction motors using controllable resistive type fault current limiter | |
| SE519419C2 (en) | Method and device for charging a battery | |
| CN112803739B (en) | Dynamic current limiting method of voltage type inverter power supply based on real-time junction temperature estimation | |
| Kossyvakis et al. | Calculation of losses in three-core submarine cables for fractional frequency transmission operation | |
| Qin et al. | Intelligent Gate Drive for Cryogenic Solid-state Circuit Breaker with Current Limitation Capability for Aviation Application | |
| KR101497809B1 (en) | System for super conducting electric power homopolar generator | |
| Yilmaz et al. | Shortening recovery time with bypass breaker for resistive superconductor fault current limiters | |
| MXPA99006972A (en) | Synchronous machine | |
| Prasad et al. | Rotor Side control of high power slip ring induction motor using single thyristor | |
| Elshiekh et al. | Parametric study of SFCL with DFIG wind turbine generators | |
| Zhang et al. | A New Excitation Power Supply for Large Capacity Superconducting Condenser |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NUG | Patent has lapsed |