SU1522370A1

SU1522370A1 - Энергосистема переменного тока

Info

Publication number: SU1522370A1
Application number: SU864051376A
Authority: SU
Inventors: Абдула Ильясович Абдулкадыров; Горхмаз Аскер Оглы Гусейнов; Тамилла Караш Кызы Касумова
Original assignee: Азербайджанский Институт Нефти И Химии Им.М.Азизбекова
Priority date: 1986-04-07
Filing date: 1986-04-07
Publication date: 1989-11-15

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано дл синхронных компенсаторов, генераторов - двигателей гидроаккумулирующих электростанций, генераторов газотурбинных установок и синхронных двигателей. Целью изобретени вл етс повышение надежности запуска путем увеличени пускового момента синхронной машины при ограниченной мощности источника питани . Энергосистема переменного тока снабжена вторым выключателем 10 дл подключени первичной обмотки трансформатора 9 к сети, а статорна обмотка синхронной машины 1 дополнительными отводами 19 подключена через контакты коммутационного аппарата 11 к выводам переменного тока управл емого тиристорного выпр мител 6. Низковольтна обмотка трансформатора 9 подключена к выводам переменного тока управл емого тиристорного выпр мител 13, а высоковольтна через контакт коммутационного аппарата 12 - к выводам переменного тока выпр мител 6. Дополнительный выпр митель 13 при указанном выполнении энергосистемы используетс в качестве резервного источника возбуждени синхронной машины. 4 ил.

Description

Изобретение относится к электротехнике, а точнее к системам возбуждения и пуска электрических машин переменного тока, и может быть использовано $ для синхронных компенсаторов, генераторов-двигателей гидроаккумулирующих электростанций, генераторов газотурбинных установок и синхронных двигателей. jg

Цель изобретения - повышение надеж- . ности запуска путем увеличения пускового момента синхронной машины при ограниченной мощности источника питания.

На фиг. 1 приведена схема энергоси-;5 стемы переменного тока; на фиг. 2 структурная схема блока управления; на фиг. 3 - то же, автоматического регулятора пуска; на фиг. 4 - диаграмма работы предложенного устройства. , ™

Энергосистема переменного тока содержит синхронную машину 1 - датчиком 2 положения ротора 3, выключатель 4 для соединения статорной обмотки с сетью 5 и узел возбуждения. Узел возбуждения включает в себя два управляемых тиристорных выпрямителя 6 и 7, соединенных на стороне постоянного тока встречно-параллельно через урав- ^д нительный реактор 8 со средним отво дом, трансформатор 9 с первичной и вторичными обмотками, соединенный с сетью 5 выключателем 10, два коммута ционных аппарата 11 и 12, дополнительный управляемый трехфазный тиристорный выпрямитель 13, два датчика 14 и тока, один из которых включен в цепь переменного тока дополнительного выпрямителя 13, а другой - в цепь переменного тока второго управляемого трехфазного тиристорного выпрямителя 7, два блока 16 и 17 управления, выход одного из которых (16) соединен с управляющим входом дополнительного выпрямителя 13, а вход - с датчиком 14 тока этого выпрямителя. Входы второго блока 17 управления соединены соответственно с датчиком 2 положения ротора и датчиком тока 15 второго выпрямителя, а выходы - с управляющими входами первого 6 и второго 7 управляемых выпрямителей. Обмотка 18 возбуждения синхронной машины 1 через контакт первого коммутационного аппарата 11 подключена к выводам постоянного тока 55 дополнительного управляемого трехфазного тиристорного выпрямителя и одним выводом через контакт 12-1. второго коммутационного аппарата 12 - к среднему выводу реактора 8.

Первая вторичная обмотка трансформатора 9, выполненная низковольтной, соединена с выводами переменного тока дополнительного выпрямителя 13, а вторая вторичная обмотка, выполненная высоковольтной, через контакты второго коммутационного аппарата 12 соединена с выводами переменного тока первого управляемого тиристорного выпрямителя 6, подключенными через контакты первого коммутационного аппарата 11 к дополнительным отводам I9 статор-ной обмотки синхронной машины.

Второй вариант энергосистемы содержит дополнительный коммутационный аппарат 20, контакт 20.1 которого включен между выходом дополнительного выпрямителя 13 и обмоткой 18 возбуждения синхронной машины 1 вместо контакта 11.1 первого коммутационного аппарата 11.

Блок 17 управления содержит автоматический регулятор 21 пуска (АРП) (фйг. 2), системы 22, 23 импульсного и импульсно-фазового управления соответственно выпрямителей 6 и 7, автосинхронизатор 24, измерительные трансформаторы 25, 26 напряжения; автоматический регулятор 27 возбуждения (АРВ), системы 28, 29 импульсно-фазового управления соответственно для выпрямителей 6 и 7.

Структурная схема автоматического регулятора 21 пуска включает в себя датчик 30 (фиг. 3) частоты (преобразователь типа код - аналог), масштабный усилитель 31, задатчик 32 конечной частоты вращения; задатчик 33 интенсивности разгона, регулятор 34 частоты вращения, регулятор 35 тока, задатчик 36 вида коммутации, блок 37 сравнения; преобразователь 38 датчика тока. .

Блок 16 управления содержит преобразователь датчика тока, регулятор -тока и систему импульСно-фазового управления, аналогичные 38, 35 и 23.

Энергосистема работает следующим образом.

Выпрямители 6 и 7 совместно с уравнительным реактором 8 образуют преобразователь частоты, причем выпрями,'тель 6 работает в инверторном режиме и питает часть обмотки статора синхронной машины 1 путем подсоединения его к отводам 19 этой обмотки через

1522370 .

для регулятора 35 тока, на другой контакты первого коммутационного аппарата 11. При этом обмотка 18 возбуждения машины получает питание от дополнительного выпрямителя 13. Ток в обмотке 18 возбуждения поддерживается неизменным (или регулируется с целью ускорения процесса пуска) с помощью регулятора и блока 16 управления.

Разгон синхронной машины осуществляется за счет увеличения амплитуды и частоты напряжения на выходе инвертора-выпрямителя 6 так, чтобы ток в jg обмотке статора находился на максимально возможном уровне. Это обеспечивается стабилизацией тока выпрямителя 7 и повышением частоты коммутации тиристоров выпрямителя 6 с помо- jo щью регулятора и блока 17 управления. На начальном этапе разгона машины (до частоты вращения 0,1 номинальной) коммутация тиристоров выпрямителя 6 осуществляется за счет прерывания тока ' 25 выпрямителя 7, с которого в моменты коммутации снимаются управляющие импульсы. После достижения частоты вращения уровня 0*1 номинальной коммутация тиристоров выпрямителя 6 осущест- βθ вляется за счет ЭДС машины. Этот процесс коммутации (включение и отключение от источника питания фаз обмотки статора машины) осуществляется с помощью датчика 2 положения ротора .3 и °P~gg ганизован таким образом, чтобы обеспечить в среднем знакопостоянный электромагнитный момент машины, который создает ускорение ротора при разгоне. Таким образом, ротор разгоняется до дд частоты вращения, превышающей номинальную на 5-10%.

Блок 17 управления работает следу ющим образом.

При пуске функционирует регулятор дд 21. Конечная частота вращения машины определяется задатчиком 32 и соответствует частоте 52,5-55 Гц. Темп разгона машины задается задатчиком 33 интенсивности, его выход служит зада— 59 нием.для регулятора 34 частоты, на другой вход которого подается сигнал текущей частоты от датчика 30 частоты через масштабный усилитель 31. Датчик 30 частоты преобразует импульсы 55 датчика 2 положения ротора в соответствующий аналоговый сигнал, пропорциональный частоте вращения. Выход регулятора 34 частоты служит заданием.

вход которого поступает сигнал с преобразователя датчика 38 тока.

Регулятор 35 тока устанавливает соответствующий фазовый сдвиг импульсов, вырабатываемых системой 23 импульсно-фазового управления, т.е. угол управления выпрямителя 7 и, тем самым напряжение, подводимое к инвертору 6, и ток в обмотке статора машины. Вид коммутации тиристоров инвертора 6 определяется элементами 36 и 37. До частоты вращения 0,1 номинальной, задаваемой задатчиком 36 устройство 37 сравнения ведает команду системе 22 импульсного управления на установку для инвертора 6 угла опережения р_о= 0 (для обеспечения необходимого момента трогания). Выходные импульсы системы 22 синхронизированы с импульсами датчика 2 положения ротора.

Кроме того, система 22 вырабатывает сигнал на кратковременное (продолжительностью 5-10 мс) снятие импульсов с системы 23 и тем самым обеспечивает запирание выпрямителя 7. Это необходимо для коммутации тиристоров инвертора 6. При частоте вращения 0,1 номинальный и больше сигнал на выходе устройства 37 сравнения изменяется, соответствующая этому сигналу команда переключает систему 22 импульсного управления на работу с углом опережения /З_о<едб0°, который далее сохраняется неизменным. Одновременно эта команда снимает сигнал на запирание выпрямителя 7, подаваемый на систему 23, так как на указанном этапе коммутация тиристоров инвертора 6 осуществляется за счет ЭДС машины и необходимость в запирании выпрямителя 7 от падает.

На входы автосинхронизатора 24 с помощью трансформаторов 25 й 26 напряжения поданы напряжения с зажимов машины U, и сети U₅. Автосинхронизатор тор ведает команду на синхронизацию машины с сетью (на включение включателя 4) при выполнении следующих условий:

|и₅ - υ,Ι έ и_А0П; (f₅ - f,| £ Δ f_Aon ·, · ώ =| -ω, где U₅, f₅ - напряжение и частота сети;

Ί

U,, f( - напряжение и частота машины;

М, - угловые частоты напряжения сети и машины соот- $ ветственно;

t_6НЛ - время включения включателя 4, считая от момента появления сигнала автосинхронизатора. ЭД

Аналогичные команды с других выходов авто синхронизатора 24 подаются на системы 22 и 23 импульсного управления для запрета выработки ими импульсов управления инвертора 6 и вылрямителя 7, т.е. ,для их запирания.

В предлагаемом варианте схемы блоха 17 на автосинхронизатор 24 возложена также функция выработки команд .управления коммутационными аппаратами ₂θ 12 и 11 (20), а также блоком 16 и системами 28 и 29 импульсно-фазового /правления.

Команды для указанных элементов устройства вырабатываются автосинхро- 25 низатором 24 с выдержкой времени At, превышающей продолжительность синхронизации машины. Эти команды (см. рис. 4) следующие: - для блока 16 на запирание; - для аппарата 11 (20) на эд выключение; - для аппарата 12 на включение; - для систем 28 и 29 на разрешение выработки импульсов для выпрямителей 6 и 7,

По окончании процесса синхронизации, т.е. в рабочем режиме машины, в устройстве функционируют выключатели Ю и 4, коммутационный аппарат 12, автоматический регулятор 27 возбуждения, по сигналу которого работают либо система 28 импульсно-фазового управления и выпрямитель 6, либо систе-; ма 29. импульсно-фазового управления и выпрямитель 7, обеспечивающие соответственно положительный и отрицательный токи возбуждения синхронной машины. '

По сравнению с прототипом предлагаемая система позволяет увеличить кратность пускового момента машины в (1+ +U_K/Xd^il) раз, что обеспечивается из за отсутствия трансформатора между обмоткой статора и выпрямителем 6 (U_K - напряжение короткого замыкания трансформатора, Xd - сверхпереходное индуктивное сопротивление синхронной 55 машины по продольной оси).

Кроме того, в прототипе при пуске машина питается от сети собственных нужд. Напряжение этой сети, как правило, составляет 0,4 кВ. В ряде случаев это напряжение может оказаться недостаточным для обеспечения необходимой кратности пускового момента. Это обстоятельство ограничивает возможность применения устройства по прототипу. В предлагаемой системе кратность пускового момента машины определяется кратностями форсирования возбуждения по напряжению и по току и пропорциональна их произведению. Если при заданных значениях этих величин необходимая кратность пускового момента не обеспечивается, то ее увеличения можно добиться, за счет увеличения напряжения второй вторичной обмотки трансформатора 9 и соответствующим увеличением коэффициентов запаса по напряжению и по току выпрямителей 6 и 7. Одновременно с этим улучшаются динамические свойства узла возбуждения и повышается надежность его работы в нормальных режимах синхронной машины.

Предложенное в энергосистеме соединение входящих в него компонентов и введение дополнительного коммутационного аппарата 20 позволяет использовать выпрямитель 13 в качестве резервного источника возбуждения синхронной машины. При повреждении выпрямителя 6 коммутационный аппарат 12 выключается, коммутационный аппарат 20 включается и в работу вводится выпрямитель 13. Этот выпрямитель может быть рассчитан только на нормальные режимы машины и не обеспечивать форсирование возбуждения, надежность энергосистемы возрастает вдвое, причем замену поврежденных элементов выпрямителя 6 можно производить без остановки машины. Таким образом, повышается надежность и улучшается ремонтопригодность энергосистемы переменного тока.

Claims

Формула изобретения

Энергосистема переменного тока,' содержащая синхронную машину с датчиком положения ротора, выключатель для соединения статорной обмотки синхронной машины с сетью, узел возбуждения, включающий два управляемых тиристорных выпрямителя, соединенных на стороне постоянного тока встречнопараллельно через уравнительный реактор, снабженный средним отводом, трансформатор с первичной и вторичны9 ми обмотками, два коммутационных аппарата, дополнительный управляемый трехфазный тиристорный выпрямитель, обмотка возбуждения синхронной машины через контакт первого коммутационного аппарата подключена к выводам постоянного тока дополнительного управляемого трехфазного тиристорного выпрямителя и одним выводом через контакт’ второго коммутационного аппарата - к среднему отводу реактора, два датчика тока, один из которых включен в цепь переменного тока дополнительного выпрямителя, а другой - 15 в цепь переменного тока второго управляемого трехфазного тиристорного выпрямителя, два блока управления, выход одного из которых соединен с управляющим входом дополнительного вывыпрямителя, а вход - с датчиком тока этого выпрямителя, входы второго . блока управления соединены соответственно с датчиком положения ротора и датчиком тока второго выпрямителя, 25 а выходы - с управляющими входами^ первого и второго управляемых выпрямителей, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности запуска путем увеличения пускового момента синхронной машины при ограниченной мощности источника питания, трансформатор снабжен второй вторичной обмоткой, а статорная обмотка - дополнительными отводами, введен второй выключатель для подключения первичной обмотки трансформатора к сети, первая вторичная обмотка трансформатора, выполненная низковольтной, соединена с выводами переменного тока дополнительного управляемого трехфазного тиристорного выпрямителя, а вторая вторичная обмотка трансформатора, выполненная высоковольтной, через контакты второго коммутационного аппарата связана с выводами переменного тока первого управляемого выпрямителя, подключенными через контакты первого коммутационного аппарата к дополнительным отводам статорной обмот-; ки синхронной машины.

фи г.2 фи2.3

Рабочий режим _______ k^W\Wf ^ЖЖЖЖЖ.

^fL 1fl20)

26.