SE518216C2 - Förfarande vid drift av synkronkompensator samt sådan synkronkompensator. - Google Patents

Förfarande vid drift av synkronkompensator samt sådan synkronkompensator.

Info

Publication number
SE518216C2
SE518216C2 SE0001272A SE0001272A SE518216C2 SE 518216 C2 SE518216 C2 SE 518216C2 SE 0001272 A SE0001272 A SE 0001272A SE 0001272 A SE0001272 A SE 0001272A SE 518216 C2 SE518216 C2 SE 518216C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
rotor
temperature
stator
cooling
synchronous compensator
Prior art date
Application number
SE0001272A
Other languages
English (en)
Other versions
SE0001272D0 (sv
SE0001272L (sv
Inventor
Bertil Berggren
Mons Hoelleland
Mats Leijon
Maria Lundmark
Ole-Morten Midtgaard
Bengt Rothman
Eivind Sande
Marco Sipi
Roald Sporild
Kirsti S Svensen
Original Assignee
Abb Ab
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 Abb Ab filed Critical Abb Ab
Priority to SE0001272A priority Critical patent/SE518216C2/sv
Publication of SE0001272D0 publication Critical patent/SE0001272D0/sv
Priority to PCT/SE2001/000746 priority patent/WO2001078215A1/en
Priority to CNB018074170A priority patent/CN1291537C/zh
Priority to EP01920048A priority patent/EP1281230A1/en
Priority to AU2001246992A priority patent/AU2001246992A1/en
Priority to US10/239,883 priority patent/US6737767B2/en
Publication of SE0001272L publication Critical patent/SE0001272L/sv
Publication of SE518216C2 publication Critical patent/SE518216C2/sv

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/18Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
    • H02J3/1885Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using rotating means, e.g. synchronous generators
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/25Devices for sensing temperature, or actuated thereby
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/19Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil
    • H02K9/197Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil in which the rotor or stator space is fluid-tight, e.g. to provide for different cooling media for rotor and stator
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/30Reactive power compensation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Description

annu; ,8 2,6 2 och den större delen av förlusterna utgörs av kärnförluster. Eftersom kärnförlus- terna utvecklas på jordpotential kan de enklare bortkylas.
Den temperaturmässigt mest kritiska delen i statorn synes vara kabeln och med statortemperatur menas därför i det följande normalt kabeltemperaturen.
Syftet med föreliggande uppfinning är att anvisa en ny teknik för att med utnyttjande av ovannämnda gynnsamma egenskaper hos maskiner av det aktuella slaget temporärt utvidga driftområdet för en synkronkompensator med en sådan roterande elektrisk maskin.
Redogörelse för uppfinningen Detta syfte uppnås med ett förfarande och en synkronkompensator av in- ledningsvis angivet slag med i patentkraven 1 respektive 10 angivna kännetecken.
Vid förfarandet enligt uppfinningen forceras således rotorns kylning vid övermagnetiserad drift av synkronkompensatorn i beroende av storleken på ett från, för rotorns temperatur relevanta parametrar, bestämt rotortemperaturvärde och/eller maskinen konstrueras för att medge temporär överbelastning vid under- magnetiserad drift. Den forcerade kylningen igångsätts alltså när rotortemperatu- ren tenderar att bli för hög, och härigenom kan man utnyttja de gynnsamma ter- miska egenskaperna hos statorn vid synkronkompensatorer utförda i kabeltekno- logi, utan att maskinens rotor begränsar möjligheterna att utnyttja statorns över- belastningsförmåga. Vidare möjliggörs temporär utvidgning av driftsområdet vid undermagnetiserad drift genom lämplig konstruktion av maskinen. På detta sätt kan man temporärt utvidga driftområdet för en synkronkompensator enligt uppfin- ningen från stationärt 1:100% till t ex i200% i storleksordningen 30 minuter till en timme genom forcerad kylning av rotorn och genom dimensionering av maskinen så att llxq = 2, där xq som är angiven i per unit baserat på maskinens märkdata betecknar den synkrona reaktansen i tvärled, dvs i polluckans riktning. Från ope- ratörer av kraftsystem anges ofta att betydande överlastförmåga i 15-20 minuter eller mer är önskvärt vid driftstörningar då detta ger operatören möjligheter att vidta åtgärder, t.ex. nätomkopplingar, uppstart av gasturbiner etc, för att säker- ställa fortsatt drift med ett minimum av störning för anslutna kunder.
Enligt en fördelaktig utföringsform av förfarandet enligt uppfinningen kon- strueras maskinen för stor kortslutningseffekt. Som följd av en sådan konstruktion :vara 3 blir de synkrona reaktanserna små, dvs möjlighet ges att utvidga synkronkompen- satorns driftområde vid undermagnetiserad drift.
Enligt en annan fördelaktig utföringsform av förfarandet enligt uppfinning- en bestäms för temperaturförhållanden i stator relevanta parametrar och vid över- magnetiserad och undermagnetiserad drift styrs fältströmmen ner om kritisk sta- tortemperatur överskrids. På detta sätt tillser man att statortemperaturen (i första hand temperaturen i lindningen) inte blir för hög vid drift av synkronkompensatorn i det utvidgade driftsområdet.
Enligt ännu en fördelaktig utföringsform av förfarandet enligt uppfinningen ned regleras fältströmmen om rotortemperaturvärdet överstiger ett förutbestämt, första gränsvärde, samt att rotorns kylning forceras om rotortemperaturvärdet överstiger ett förutbestämt, andra temperaturgränsvärde, som ligger under det första temperaturgränsvärdet. Om statortemperaturen överstiger en maximalt till- låten övre statortemperaturgräns nedregleras fältströmmen likaledes.
Enligt en annan fördelaktig utföringsform av förfarandet enligt uppfinning- en bestäms rotortemperaturvärdet från en eller flera av parametrarna fältström och fältspänning, direkt på rotorn uppmätt temperatur, temperaturen hos kylmediet för rotorn, kylmediets flödeshastighet. Det finns således flera sätt att bestämma rotor- temperaturvärdet som styr den forcerade kylningen av rotorn. Värdet kan uppskat- tas ur fältström och fältspänning. Den i kritisk punkt på rotorn direkt uppmätta ro- tortemperaturen kan användas som rotortemperaturvärde. Alternativt kan både nämnda uppskattade rotortemperaturvärde och det direkt uppmätta värdet utnytt- jas, t ex genom att medelvärdet av dessa två värden används som rotortempera- turvärde, och även kylmedietemperatur och -flöde kan utnyttjas för att uppnå till- förlitligare rotortemperaturvärde. Genom att använda direkt uppmätt rotortempe- ratur (och/eller statortemperatur) i stället för ur strömmar och spänningar uppskat- tade värden, uppnås specifika fördelar. Sålunda kan man då beakta maskinens temperatur när överbelastningen påbörjas. Om maskinen gått på tomgång och är ”kall” vid begynnande överbelastning kommer denna att tåla mer överbelastning över längre tid innan maximalt tillåtna temperaturgränser nås. På detta sätt kan man minska det konservativa fastställandet av stator- och rotorströmgränserna, som normalt tillämpas vid känd teknik.
För att utnyttja möjligheten att kraftigt utvidga driftområdet vid undermag- netiserad drift är medel inrättade att möjliggöra negativ fältström. Dessa medel kan :nnru »518 216 4 innefatta en statisk matare med två bryggor. På detta sätt möjliggörs utvidgning av det undermagnetiserade driftområdet till -1/xq , i per unit baserat på maskinens märkdata och vid nominell spänning, utan att maskinens stabilitetsgräns över- skrids. xq angiven i per unit baserat på maskinens märkdata betecknar den syn- krona reaktansen i tvärled. En temperaturestimator är med fördel anordnad att ur en eller flera av parametrarna statorström och statorspänning, på statorn direkt uppmätt plåttemperatur, temperaturen hos statorns kylmedium, flödeshastigheten hos kylmediet för statorn bestämma ett statortemperaturvärde. Härigenom möjlig- görs övervakning av att statortemperaturen (i första hand temperaturen i stator- lindningen) inte blir för hög.
Enligt fördelaktiga utföringsformer av synkronkompensatorn enligt uppfin- ningen är anordningen för forcerad kylning inrättad att forcera kylningen av rotorn genom att öka flödet av kylmedium, alternativt genom att sänka kylmedietempe- raturen. Detta erbjuder två praktiska realiseringar av den forcerade kylningen.
Enligt andra fördelaktiga utföringsformer av synkronkompensatorn enligt uppfinningen är en kommunikationsutrustning anordnad för trådlös överföring av mätvärden från på rotorn anbringad temperaturgivare till temperaturestimatorn.
Kommunikationsutrustningen är med fördel utförd för överföring av mätvärden från på rotorn anbringad temperaturgivare genom så kallad Bluetooth-teknik. En sådan Bluetooth-radioförbindelse är störningsokänslig, det vill säga den är väl lämpad för överföring av mätdata på tillförlitligt sätt även i störda miljöer, samtidigt som den själv ej utgör någon störningskälla för omgivningen genom sin korta räckvidd.
Enligt ännu en fördelaktig utföringsform av synkronkompensatorn enligt uppfinningen innefattar lindningen en böjlig kabel med en elektriskt ledande kärna omgiven att isolationssystem av två halvledande skikt med mellanliggande fast isolation. Härigenom kommer det elektriska fältet väsentligen att inneslutas i lind- ningen. Potentialen på det yttre halvledande skiktet kan då hållas väsentligen på jordpotential, med de uppenbara fördelar det medför.
Figurbeskrivning Uppfinningen kommer nu att förklaras mera i detalj i det följande med hän- visning till bifogade ritningar, på vilka Figur 1 visar kvalitativt tillåten överbelastning som funktion av tiden, dels för statorn, dels för rotorn vid olika kylning, :rann 518 216 Figur 2 illustrerar det principiella utförandet av en utföringsform av synkron- kompensatorn enligt uppflnningen, Figur 3 visar schematiskt ett exempel på hur forcerad kylning kan åstad- kommas, Figur 4 illustrerar närmare funktionen hos spänningsregulatordelen i fig. 2, Figur 5 visar ett s.k. kapabilitetsdiagram i per unit baserat på maskinens märkdata och vid nominell spänning för en synkronkompensator och Figur 6 visar ett tvärsnitt av en högspänningskabel av det slag som används vid föreliggande uppfinning.
Beskrivning av utföringsexempel _ Fig. 1 visar kvalitativt tillåten överbelastning som funktion av tiden för en stator med lindningen utförd i s.k. kabelteknologi samt motsvarande kurvor för ro- torn vid olika kylning. Såsom diskuterats ovan har en stator med lindningen utförd i kabelteknologi avsevärt bättre överbelastningsförmåga än konventionellt utförda statorer. Statorns inneboende goda överbelastningsförmåga illustreras ifig. 1 av statorkurvans långsamma fallande från tiden t=O och framåt. Roterande elektriska maskiner med statorlindningen utförd i kabelteknologi, där den fasta isolationen utgörs av s k PEX, dimensioneras idag vid nominell last för en temperatur av maxi- malt 70°C, men drift med statortemperaturer på upp till 90°C kan ske ett antal tim- mar. 100% i figuren representerar märkeffekt för maskinen i fråga. trim” i fig. 1 betecknar den föreskrivna, maximalt tillåtna tiden för drift av maskinen vid över- belastningsnivån omedelbart före tim. Om denna överbelastningsnivå är t ex 50% överlast kan detta typiskt leda till en statortemperatur av t ex 80°. Om man då fö- reskrivit att maskinen inte får köras med en statortemperatur av 80° längre än ett dygn betecknar således tim 24h.
Rotorns termiska tidskonstant är betydligt mindre än statorns, såsom fram- går av rotorkurvan i fig. 1, vilken såsom visas faller snabbt till en konstant nivå, som bestäms av rotorns kylning, som kommer att diskuterasvidare nedan. l fig. 2 illustreras principiellt en utföringsform av synkronkompensatorn en- ligt uppfinningen med en stator 2 med statorlindning av högspänningskabel. Vid 4 är maskinen direkt ansluten till ett kraftnät. mvno 518 216 6 Mätsignaler representerande statorström I och statorspänning U uttas från varje fas över transformatorer 5, 5' och tillförs en temperaturestimator 6 via led- ningar 1O resp. 12. Spänningssignalen tillförs också spänningsregulatorenheten 8.
Kylkretsen för statorn med tillhörande pump visas vid 14,16. Data, såsom flöde och temperatur, för kylmediet i statorkylkretsen 14 tillförs likaledes temperatures- timatorn 6, via förbindelsen 18. Mätvärden från temperaturgivare 15, anordnade på statorn 2 för att t ex mäta plåttemperaturen, tillförs även temperaturestimatorn 6, via förbindelsen 20. Ur dessa tillförda instorheter bestäms i temperaturestima- torn 6 ett kritiskt statortemperaturvärde TS som tillförs spänningsregulatorenheten 8.
Syftet med denna statortemperaturbestämning är_ att övervaka att, i första hand, kablarna i statorn inte blir för varma. När statortemperaturen når en förutbe- stämd övre gräns nedregleras fältströmmen, såsom kommer att beskrivas nedan.
Statortemperaturvärdet används inte för styrning av rotorkylningen.
Fältströmmen styrs från spänningsregulatorenheten 8, såsom illustreras i fig. 2 av reglerförbindelsen 24 till mataren 26. Signaler representerande fältström och fältspänning tillförs en rotortemperaturestimator 28 via ledningarna 30, 32.
Kylkretsen för rotorn med tillhörande pump, kylare och vatteninföringsdon visas vid 34, 36, 38, 39. Kylmediets, vanligen vattnets, temperatur samt vattenflö- det i kretsen 34 uppmäts och tillförs temperaturestimatorn 28, vid 40 resp. 42. Vi- dare finns temperaturgivare, schematiskt visad vid 44, på rotorn 46. Mätvärden från givaren 44 överförs trådlöst, representerat av den streckade förbindelsen 48, till temperaturestimatorn 28. För den trådlösa överföringen 48 utnyttjas lämpligen en lågeffektsradioförbindelse enligt den s.k. Bluetooth-tekniken.
Ur dessa instorheter till rotortemperaturestimatorn 28 bestäms ett ro- tortemperaturvärde TR, som tillförs spänningsregulatorenheten 8. l figur 2 visas ett flertal olika instorheter till rotortemperaturestimatorn 28.
Man behöver emellertid inte nödvändigtvis utnyttja alla dess storheter för bestäm- ning av rotortemperaturvärdet TR. Det finns flera sätt att bestämma rotortempera- turvärdet TR. Värdet kan uppskattas ur fältström och fältspänning. Den i kritisk punkt på rotorn direkt uppmätta rotortemperaturen kan direkt användas som rotor- temperaturvärde TR. Alternativt kan både det ur fältström och fältspänning upp- skattade temperaturvärde och det direkt uppmätta värdet utnyttjas, tex genom att medelvärdet av dessa två värden används som rotortemperaturvärde TR, och även l-»aa »518 216 7 kylmedietemperatur och -flöde kan utnyttjas för att uppnå tillförlitligt rotortempera- turvärde TR. Om ur olika instorheter till temperaturestimatorn 28 bestämda rotor- temperaturvärden TR blir helt olika föreligger sannolikt något fel, som måste när- mare undersökas.
På analogt sätt behöver inte nödvändigtvis alla i figur 2 visade instorheter till statortemperaturestimatorn 6 utnyttjas för bestämning av statortemperaturvär- det TS. Temperaturvärdet TS kan tex uppskattas ur ström- och spänningsvärdena l, U. Den med givaren 15 uppmätta temperaturen kan utnyttjas direkt som sta- tortemperaturvärde TS, eller man kan som statortemperaturvärde TS använda me- delvärdet av dessa två temperaturer. Även i detta fall är det möjligt, om man finner det lämpligt, att också utnyttja kylmedietemperaturen i statorkylkretsen 14 vid be- stämning av statortemperaturvärdet TS.
Temperaturestimatorer lämpade för användning vid föreliggande uppfin- ning är beskrivna i den ovannämnda publikationen WO98/34312, varför de ej när- mare beskrivs här.
I beroende av till spänningsregulatorenheten 8 tillfört rotortemperaturvärde TR styrs pumpen 36 och/eller kylaren 38 i rotorkylkretsen, så att för det aktuella överbelastningstillståndet adekvat forcerad kylning av rotorn 46 åstadkoms, jfr fig. 1 som visar hur rotorkurvan lyfts till en högre överbelastningsnivå genom forcerad kylning. Genom denna forcerade kylning förbättras således rotorns 46 förmåga att termiskt tåla överbelastningstillstånd. Till följd av statorns 2 inneboende goda ter- miska överbelastningsförmåga får man således enligt uppfinningen en synkron- kompensator med mycket god överbelastningsförmåga vid övermagnetiserad drift.
För att åstadkomma ökat flöde i rotorkylkretsen 34 kan man anordna så att pumpens varvtal kan ökas eller alternativt att en ytterligare pump inkopplas i kretsen. För att forcera kylningen kan ytterligare kylkapacitet inkopplas.
Ytterligare en alternativ möjlighet att realisera den forcerade kylningen är att anordna från spänningsregulatorenheten styrda organ för omkoppling av kyl- kretsen från ett normalt seriearrangemang i rotorlindningen till ett parallellarran- gemang. l US,A,3,652,88O beskrivs vattentillförseldon för kylning av rotorn hos en elektrisk maskin. Genom att koppla in en pump till denna kända anordning kan man åstadkomma enligt uppfinningen forcerade kylningen.
Iain» 518 216 8 l figur 3 beskrivs schematiskt en anordning där det ökade flödet i en rotor 101 åstadkoms utan användning av en pump. För att åstadkomma normalt flöde tas kylvattnet in vid inloppet 102 och släpps ut vid utloppet 103 genom styrning av ventilen 104. Vid forcerad kylning öppnas ventilen 106 varvid kylvatten tas ut ge- nom utloppet 105, som befinner sig på större avstånd från rotorns centrumlinje (radie r3) än utloppet 103 (radie r2). inloppet 102 befinner sig i båda fallen på ra- dien r1. Genom att på så sätt utnyttja centrifugalkraften åstadkoms ett högre tryck och därmed ett ökat flöde.
I figur 4 visas i blockschemaform ett utföringsexempel av spänningsregu- latorenheten 8 i figur 2. Enhetens instorheter är, förutom statorspänningen U, sta- tortemperaturvärdet TS och rotortemperaturvärdet TR, bestämda på något av de ovan beskrivna sätten. Funktionen i regulatorenheten 8 är följande.
Temperaturvärdena TR och Tsjämförs med förutbestämda gränsvärden TRnmjfl respektive Tsfimit vid 50 respektive 52 i figur 3. Resultatet av jämförelserna tillförs en grind 54 och efterföljande signalbehandlingsenhet 56 samt en enhet 58 med olinjär karaktärstik. Statorspänningen U~ i sin tur tillförs en omformare 60 och utspänningen U från denna jämförs med ett spänningsreferensvärde Uæf, vid 62 i figur 4. Resultatet av jämförelsen tillförs en signalbehandlingsenhet 64 och vidare till en grind 66 tillsammans med signalen från enheten 58. Utsignalen från grinden 66 tillförs en signalbehandlingsenhet 68 med integrerande funktion samt en trigg- enhet 70 för reglering av fältströmmen. Om någon av de förutbestämda gränsvär- dena TRWW eller Tsfimii överskrids nedregleras fältströmmen.
Vid 72 jämförs rotortemperaturvärdet TR med ett andra förutbestämt gränsvärde Tmimnz. Resultatet tillförs en signalbehandlingsenhet 74 och en utenhet 76 med olinjär karakteristik, vars utsignal triggar forcerad kylning av rotorn om TR>TRjimnz genom att t ex öka kylvattenflödet i kylkretsen 34 och/eller inkoppla kyla- ren 38 för att sänka vattentemperaturen, såsom beskrivits ovan.
Lämplig hysteresis bör inläggas i styrningen av den forcerade kylningen för att undvika ett tillstånd där den forcerade kylningen gång på gång slås till och slås ifrån. l fig. 5 visas ett s k kapabilitetsdiagram i per unit baserat på märkdata och nomlnell spänning illustrerande gränser för stationär drift av en synkronmaskin. P betecknar aktiv effekt och Q reaktiv effekt. Halvcirkeln med centrum i origo mot- svarar maximalt tillåten stationär statortemperatur. Kurvan som skär ovan nämnda luv-i 1 8 2 1 åïïfiïï; -1 'ff-l- - 9 halvcirkel vid P=0, Q=1 motsvarar maximalt tillåten rotortemperatur vid nominell rotorkylning. Den mindre halvcirkeln till vänster motsvarar noll fältström. Synkron- maskinen i fig. 5 är konstruerad för en stor kortslutningseffekt, vilket även innebär att den är konstruerad med små synkrona reaktanser xd och xq. Driften av-syn- kronkompensatorn kommer att ske längs Q-axeln, dvs den producerar eller kon- sumerar reaktiv effekt.
En temporär utvidgning av synkronkompensatorns driftsområde vid un- dermagnetiserad drift innebär att man kommer att befinna sig i området Q < -1 i diagrammet. Den maximalt tillåtna överbelastningen vid undermagnetiserad drift bestäms av de synkrona reaktanserna i direktled xd , motsvarande i riktningen av en pol, och i tvärled xq, motsvarande i riktning i luckan mellan två poler, d v s hur maskinen är konstruerad och dimensionerad. Synkronkompensatorn kan aldrig konsumera mer reaktiv effekt än motsvarande llxqi diagrammet då denna punkt utgör en stabilitetsgräns.
I punkten -llxd i diagrammet i figur 5 är magnetiseringsströmmen noll. För att gå vidare mot punkten -1 /xq har maskinen utrustning i form av statisk matare med två bryggor för att möjliggöra stationär drift med negativ fältström.
Om -1/xd<-1 kommer den lilla halvcirkeln i figur 4 att ligga utanför den stor halvcirkeln. l området mellan de två halvcirklarna kan synkronkompensatorn drivas med matare som inte levererar negativ fältström.
En temporär utvidgning av synkronkompensatorns driftsområde l över- magnetiserad drift innebär att man kommer att befinna sig i området Q>1 i dia- grammet. För att inte rotorn ska begränsa möjligheterna till att temporärt utvidga driftområdet är den utrustad med medel för forcerad kylning.
Kabeln 46, som bildar maskinens lindningar visas i tvärsektion i figur 6 och är en högspänningskabel av väsentligen samma slag som den som används för kraftdistribution, det vill säga PEX-kabel. Högspänningskabeln 46 innefattar en le- dande kärna med ett antal kardeler 36. Ledaren är omsluten av ett isolationssys- tem med två halvledande skikt 32, 34 anordnade på vardera sidan om en fast iso- lation 33. Kabeln är böjllg och de halvledande skikten 32,34 utgör väsentligen ek- vipotentialytor, vilka möjliggör inneslutning av det elektriska fältet så att kabelns ytteryta kan hållas på i huvudsak jordpotential - en mycket väsentlig egenskap vid användning av kabeln som lindning i en elektrisk maskins järnkärna. Den fasta isolationen 33 och dess omgivande halvledande skikt 32, 34 är utformade med en |x»|» 1 s 2 1 s i? - *i elektrisk isolationshållfasthet överstigande 3 kV/mm, företrädesvis överstigande 5 kV/mm. På detta sätt blir kabeln väl lämpad för användning som lindning i en sta- torkärna för höga spänningar, med bibehållen kontroll av det elektriska fältet och utan risk för att förstörande elektriska urladdningar, PD, uppträder.
Genom att utforma statorlindningen hos en roterande elektrisk maskin i s k kabelteknologi får således statorn lång termisk tidskonstant, vilket gör att den tål temporär överbelastning mycket bra. Denna egenskap hos statorn kan, enligt uppfinningen, utnyttjas för att temporärt utvidga driftområdet vid såväl övermagne- tiserad som undermagnetiserad drift av en synkronkompensator, utformad enligt denna teknik, genom att vid behov forcera rotorns kylning och genom att dimen- sionera maskinen så att den synkrona reaktansen xq blir liten samtidigt som ma- skinen utrustas med en matare som möjliggör negativ fältström. På detta sätt kan synkronkompensatorns drlftsområde utvidgas högst avsevärt.

Claims (19)

10 15 20 25 30 518 216 NYA PATENTKRAV 11
1. Förfarande vid drift av synkronkompensator innefattande en roterande elektrisk maskin innefattande rotor samt stator med minst en lindning med fast iso- lation innesiutande det elektriska fältet, kännetecknat av att för att temporärt ut- vidga synkronkompensatorns driftsområde bestäms för temperaturförhållanden i rotor relevanta parametrar och vid övermagnetiserad drift forceras rotorns kylning i beroende av storleken på ett från nämnda parametrar bestämt rotortemperatur- värde (TR).
2. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att maskinen konstrueras för att medge överbelastning vid undermagnetiserad drift.
3. Förfarande enligt krav 2, kännetecknat av att för temperaturförhållanden i stator relevanta parametrar bestäms och att vid övermagnetiserad och under- magnetiserad drift styrs fältströmmen ner om kritisk statortemperatur (TS) över- sknds.
4. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att maski- nen konstrueras för stor kortslutningseffekt.
5. Förfarande enligt krav 1 eller 2, kännetecknat av att fältströmmen nedreg- leras om rotortemperaturvärdet (TR) överstiger ett förutbestämt, första temperatur- gränsvärde (TRWR) samt att rotorns kylning forceras om rotortemperaturvärdet (TR) ligger över ett förutbestämt, andra temperaturgränsvärde (TRRmRZ), som ligger under det första temperaturgränsvärdet (TR|imit1).
6. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att kylning- en forceras genom ökning av flödet av kylmedium.
7. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att kylning- en forceras genom sänkning av kylmedietemperaturen. 10 15 20 25 30 518 216
8. Förfarande enligt något av föråâående patentkrav, kännetecknat av att rotortemperaturvärdet (TR) bestäms från en eller flera av parametrarna fältström och fältspänning, direkt på rotorn uppmätt temperatur, temperaturen hos kylmediet för rotorn, kylmediets flödeshastighet.
9. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat av att för aktuell överbelastning styrs den forcerade kylningen så att rotortemperaturen kommer att vara lika med eller något under maximalt tillåten rotortemperatur.
10. Synkronkompensator innefattande en roterande elektrisk maskin med minst en lindning med fast isolation inneslutande det elektriska fältet samt mätor- gan för mätning av, för temperaturförhållandena i rotor relevanta parametrar, kän- netecknad av att en anordning är inrättad att forcera kylningen av rotorn i beroen- de av värden på ett från nämnda parametrar bestämt rotortemperaturvärde (TR) vid övermagnetiserad drift av den elektriska maskinen.
11. Synkronkompensator enligt krav 10, kännetecknad av att en första tem- peraturestimator är anordnad att ur en eller flera av parametrarna statorström och statorspänning, på statorn direkt uppmätt plåttemperatur, temperaturen hos sta- torns kylmedium, flödeshastigheten hos kylmediumet för statorn bestämma ett sta- tortemperaturvärde (TS).
12. Synkronkompensator enligt något av kraven 10 eller 11, kännetecknad av att nämnda anordning är inrättad att forcera kylningen av rotorn genom att öka flödet av kylmedium.
13. Synkronkompensator enligt något av kraven 10 - 12, kännetecknad av att nämnda anordning är inrättad att forcera kylningen av rotorn genom att sänka kylmedietemperaturen.
14. Synkronkompensator enligt något av kraven 10 - 13, kännetecknad av att nämnda anordning för att forcera kylningen innefattar organ för omkoppling av kyl- kretsen i rotorn från ett normalt seriearrangemang i rotorlindningen till ett parallell- arrangemang. 10 15 20 518 216 _ - 13
15. Synkronkompensator enligt något av patentkraven 10 - 14, kännetecknad av att kylmediet är vatten.
16. Synkronkompensator enligt något av patentkraven 10 - 15, känneteck- nad av att en andra temperaturestimator är anordnad att ur en eller flera av para- metrarna fältström och fåltspänning, på rotorn direkt uppmätt rotortemperatur, tem- peraturen hos kylmediet för rotorn, flödeshastigheten hos kylmediet för rotorn be- stämma kritiska rotortemperaturvärdet (TR).
17. Synkronkompensator enligt krav 16, kännetecknad av att kommunika- tionsutrustning är anordnad för trådlös överföring av mätvärden från på rotorn an- bringad temperaturgivare till temperaturestimatorn.
18. Synkronkompensator enligt krav 17, kännetecknad av att kommunika- tionsutrustningen är utförd för överföring av mätvärden från på rotorn anbrlngad temperaturgivare genom Bluetooth-teknik.
19. Synkronkompensator enligt något av kraven 10 - 18, kännetecknad av att Iindningen innefattar en böjlig kabel med en elektriskt ledande kärna omgiven av ett isolationssystem av två halvledande skikt med mellanliggande fast isolation.
SE0001272A 2000-04-06 2000-04-06 Förfarande vid drift av synkronkompensator samt sådan synkronkompensator. SE518216C2 (sv)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0001272A SE518216C2 (sv) 2000-04-06 2000-04-06 Förfarande vid drift av synkronkompensator samt sådan synkronkompensator.
PCT/SE2001/000746 WO2001078215A1 (en) 2000-04-06 2001-04-05 Synchronous compensation
CNB018074170A CN1291537C (zh) 2000-04-06 2001-04-05 同步补偿
EP01920048A EP1281230A1 (en) 2000-04-06 2001-04-05 Synchronous compensation
AU2001246992A AU2001246992A1 (en) 2000-04-06 2001-04-05 Synchronous compensation
US10/239,883 US6737767B2 (en) 2000-04-06 2001-04-05 Synchronous compensation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0001272A SE518216C2 (sv) 2000-04-06 2000-04-06 Förfarande vid drift av synkronkompensator samt sådan synkronkompensator.

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE0001272D0 SE0001272D0 (sv) 2000-04-06
SE0001272L SE0001272L (sv) 2001-10-07
SE518216C2 true SE518216C2 (sv) 2002-09-10

Family

ID=20279208

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE0001272A SE518216C2 (sv) 2000-04-06 2000-04-06 Förfarande vid drift av synkronkompensator samt sådan synkronkompensator.

Country Status (6)

Country Link
US (1) US6737767B2 (sv)
EP (1) EP1281230A1 (sv)
CN (1) CN1291537C (sv)
AU (1) AU2001246992A1 (sv)
SE (1) SE518216C2 (sv)
WO (1) WO2001078215A1 (sv)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030076064A1 (en) * 2001-08-17 2003-04-24 Kleinau Julie A. Feedforward parameter estimation for electric machines
US7576506B2 (en) * 2001-12-11 2009-08-18 Delphi Technologies, Inc. Feedforward parameter estimation for electric machines
ES2668356T3 (es) * 2003-10-06 2018-05-17 Powersys, Llc Sistemas de generación energía y métodos de generación de energía
US8134345B2 (en) * 2005-11-29 2012-03-13 General Electric Company Cryogenic exciter
US7576459B2 (en) * 2006-09-25 2009-08-18 Honeywell International Inc. Electric machine with fluid supply control system
US7725227B2 (en) 2006-12-15 2010-05-25 Gm Global Technology Operations, Inc. Method, system, and apparatus for providing enhanced steering pull compensation
EP2465184A1 (en) 2009-08-13 2012-06-20 ABB Research Ltd. Optimized cooling system for a brushed electrical machine, and a corresponding method
US8482238B2 (en) * 2010-11-30 2013-07-09 Caterpillar Inc. System and method for estimating a generator rotor temperature in an electric drive machine
DE102010062338A1 (de) * 2010-12-02 2012-06-06 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb einer fremderregten elektrischen Maschine
JP5624667B2 (ja) * 2011-02-21 2014-11-12 株式会社日立製作所 モータ
EP2855926A1 (en) * 2012-05-24 2015-04-08 Ogin, Inc. Thermal protection of synchronous compensators under continuous active power!generation
US20140117795A1 (en) * 2012-11-01 2014-05-01 Remy Technologies, Llc Motor cooling features
JP6154602B2 (ja) * 2012-12-03 2017-06-28 株式会社Subaru 回転電機の冷却装置
CN106788019B (zh) * 2017-03-07 2019-08-30 南京南瑞继保电气有限公司 一种同步发电机无功功率过励调节方法
CN107942163B (zh) * 2017-11-14 2020-09-08 国网内蒙古东部电力有限公司 一种极寒条件下大型电力变压器负载能力评价方法
DE102018204159A1 (de) * 2018-03-19 2019-09-19 Robert Bosch Gmbh Verfahren zu Ansteuerung eines Elektromotors
DE102018207004B4 (de) 2018-05-07 2023-07-13 Audi Ag System und Verfahren zum Kühlen einer Elektromaschine
CN111490708B (zh) * 2020-04-21 2020-12-15 新疆大学 一种同步调相机的双轴励磁装置及调节方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4922147A (en) * 1988-11-25 1990-05-01 Westinghouse Electric Corp. Apparatus and method for thermal balancing of the rotor of a dynamo-electric machine
DE4326680C1 (de) * 1993-08-09 1995-02-16 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur Temperaturüberwachung eines elektrischen Generators
JP3584999B2 (ja) * 1995-03-06 2004-11-04 株式会社小松製作所 電気油圧ハイブリッドモータとその制御装置およびその制御方法
JPH1084665A (ja) * 1996-09-06 1998-03-31 Toyota Motor Corp 動力出力装置
SE9704431D0 (sv) * 1997-02-03 1997-11-28 Asea Brown Boveri Effektreglering av synkronmaskin
DE19739780B4 (de) * 1997-09-10 2007-03-22 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg Drehstrommotor
SE513057C2 (sv) * 1997-09-30 2000-06-26 Abb Ab Roterande elektrisk maskin jämte förfarande för värmeisolering av en roterande elektrisk maskin
SE513083C2 (sv) * 1997-09-30 2000-07-03 Abb Ab Synkronkompensatoranläggning jämte användning av dylik samt förfarande för faskompensation i ett högspänt kraftfält
GB2331860A (en) * 1997-11-28 1999-06-02 Asea Brown Boveri High voltage rotating electric machine

Also Published As

Publication number Publication date
CN1291537C (zh) 2006-12-20
CN1421065A (zh) 2003-05-28
WO2001078215A1 (en) 2001-10-18
US6737767B2 (en) 2004-05-18
SE0001272D0 (sv) 2000-04-06
SE0001272L (sv) 2001-10-07
AU2001246992A1 (en) 2001-10-23
US20030146731A1 (en) 2003-08-07
EP1281230A1 (en) 2003-02-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SE518216C2 (sv) Förfarande vid drift av synkronkompensator samt sådan synkronkompensator.
US6828701B1 (en) Synchronous machine with power and voltage control
US8710689B2 (en) Wind energy system having a connection protection device
US7272514B2 (en) Protection system for an electrical power generator
CN109119980B (zh) 用于在配电系统中限制电流的系统和方法
Ransom et al. Extending motor life with updated thermal model overload protection
US20200076338A1 (en) Generator loss-of-field protection
WO2001017085A1 (en) Material-utilised alternating current machines
WO2001017084A1 (en) Intelligent synchronous machine with rotating sensor and processing unit
SE519419C2 (sv) Förfarande och anordning för laddning av ett batteri
KR101497809B1 (ko) 단극형 초전도 발전 시스템
JP2017141811A (ja) 風力タービン・ピッチ・キャビネット温度制御システム
EP3667078B1 (en) Dynamic control of trip temperature for power module
KR100980811B1 (ko) 회전 계자형 동기 발전기의 회전부 이상 검출 방법
SE510315C2 (sv) Förfarande för effektreglering av en synkronmaskin samt synkronmaskin försedd med utrustning för effektreglering
KR19990044980A (ko) 열적 과부하를 방지하기 위한 수단을 갖는 전기 모터
CN205754076U (zh) 高压固态软起动装置
JP2005006414A (ja) 自家発電設備の運転装置
CA2367398A1 (en) Rotating power system stabilizer
RU2582593C1 (ru) Система защиты магнитоэлектрического генератора от короткого замыкания и способ управления системой
KR100950290B1 (ko) 회전자 보호기능을 갖는 발전기
Attikas et al. EXCITATION SYSTEM MODELS OF GENERATORS OF BALTI AND EESTI POWER PLANTS.
Swift et al. A new relaying principle for transformer overload protection
CN109256806B (zh) 一种基于数模混合实时仿真的低励限制中长期模型建立方法及系统
RU88485U1 (ru) Система управления тиристорной станцией управления асинхронным двигателем

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed