SU909744A1 - Устройство дл защиты бесщеточного возбудител синхронной машины - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано дл  защиты вращающихс  цепей возбуждени  синхронной машины, в частности бесщеточного возбудител .

Известно устройство дл  защиты цепей возбуждени  синхронной машины, содержащей возбудитель переменного тока, представл ющий собой обращенный синхроннь б генератор и вращающийс  выпр митель, соединенный с обмоткой возбуждени  синхронной машины. Принцип действи  этого устройства основан на сравнении сигнала, пропорционального току возбуждени  генератора возбудител , и сигнала, пропорционального векторной сумме тока и напр жени  статора синхронной машины , представл ющей собой в некотором .масштабе значение тока возбуждени  (внутренней ЗДС синхронной машины). По вл ющийс  в случае возникновени  повреждени  разностный сигнал используетс  дл  отключени  маиины 1 .

Недостатками указанного устройства  вл ютс  сложностьформировани  сигнала , пропорционального току возбуждени  (внутренней ЗДС) машины, недостаточна  точность определени  аварийного состо ни  цепей возбуждени  и низкое быстродействие.

Известно также устройство защиты, работающее на принципе измерени  амплитуды переменной составл ющей то10 ка возбуждени  возбудител  и сравнени  ее с заданным по услови м нормального режима работы возбудител  предельным значением этой переменной составл ющей Г2. .

ts

Однако устройство не реагирует на симметричные короткие замыкани  во вращающейс  части возбудител  и содержит блок временной задержки, снижающий быстродействие.

м

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  устройство дл  защиты бесщеточного возбудител  синхронной машины,содержащее датчики тока (напр жени ) возбуждени  возбудител  и тока  коо  возбудител . При этом датчик тока  кор  представл ет собой дополнительную обмотку, размещенную между полюсами в поперечной оси обращенного синхронного генератора возбудител , а датчик тока (напр жени ) возбуждени  возбудител  выполнен любым кзвестным способом. . Датчики подключены к двум обмоткам дифференциального реле, представл ющего собой измерительный орга защиты, выход которого {контакт дифференциального реле) соединен с испо нительным органом, отключающим питание в цепи возбуждени . Устройство снабжено также органом временной задержки дл  предотвращени  ложного действи  защиты в переходных режимах работы, например при форсировке возбуждени  ГЗ Недостатком известного устройства помимо низкой механической устойчиво ти и плохой регулировочной способности примен емого в качестве измерительного органа дифференциального реле,  вл етс  возможность ложных срабатываний в зоне больших токов из-за роста сопротивлени  обмртки возбуждени  синхронной машины, дости гающего 1 ,5-кратных значений по срав нению с холодным состо нием машины,и св занного с этим изменени  соотношени  между сигналом по току возбужд ни  и току  кор  возбудител . Причиной нарушени  пропорциональности между указанными сигналами может быть также работа возбудител  в насы щенной области характеристик. Существенным недостатком устройства  вл  етс  также малое быстродействие, необходимое , например, при таких повреждени х в возбудителе как пробой одного из вентилей вращающегос  выпр мител . Если своевременно не произвести отключение тока возбуждени , то при работе в зоне больших токов возможен лавинообразный процесс выхода из стро  также других вентилей вращающегос  выпр мител . Этот процесс усугубл етс  тем, что при пробое даже одного вентил  ток возбуждени  синхронной машины резк-Г уменьшаетс  и регул тор реагирует на.это введением фо.рсироБки. Цель изобретени  - повышение надежности , быстродействи  и расши90 рение регулировочных возможностей устройства. Указанна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  защиты бесщеточного возбудител  синхронной машины, содержащее датчики тока  кор  и тока (напр жени ) возбуждени  возбудител , подключенные к измерительному органу, и орган временной задержки, соединенный с исполнительным органом, дополнительно снабжено двум  формировател ми сигналов тока  кор  и тока (напр жени ) возбуждени  возбудител , блоком сравнени  абсолютной величины сигнала по току  кор  с заданным значением , регулировочным элементом и элементом ИЛИ, причем формирователи сигналов включены на выходах соответствующих датчиков, вход блока сравнени  абсолютной величины и один из входов измерительного органа подключены к выходу формировател  сигналов тока  кор , другой вход измерительного органа подсоединен к выходу формировател  сигнала по току (напр жению ) возбуждени  возбудител , на третий вход этого органа включен регулировочный элемент, выходы блока сравнени  абсолютной величины и измерительного органа с включенным на его выходе органом временной задержки через элемент ИЛИ подключены к исполнительному органу, выходной релейный элемент которого снабжен самоблокировкой. При этом блок сравнени  абсолютной величины выполнен в виде компаратора , на один из входов которого подключен источник питани  (опорного напр жени ), а другой вход соединен с выходом формировател  сигнала тока  кор , через пороговый элемент , и измерительный орган выполнен в виде вы вител  модул  разности сигналов по току  кор  и току (напр жению ) возбуждени  возбудител  и реагирующего органа, на один из входов которого подключен регулировочный элемент уровн  срабатывани  защиты, вход которого соединен с-формирователем сигнала по току возбуждени  возбудител , а на другой вход реагирующего органа подключен выход, вы вител  модул  разности сигналов, В качестве источника опорного напр жени  иожет быть также использован формирователь сигнала тока (напр жени ) возбуждени  возбудител , выход которого подсоединен ко

входу регулировочного элемента, а выход последнего к одному из входов измерительного органа.

На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого устройства;на фиг.2 характеристики защиты, построенной по указанной схеме.

Устройство содержит датчики 1 тока  кор  и 2 тока (напр жени ) возбуждени  возбудител , формирователи 3 и сигналов указанных датчиков, блок 5 сравнени  абсолютной величины сигнала по току  кор  с заданным значением , измерительный орган 6, регулировочный элемент 7, орган 8 временной задержки, источник 9 питани  (опорных напр жений), элемент ИЛИ 10 и исполнительный орган 11. Измерительный орган 6 содержит вы витель 12 модул  разности сигналов по току  кор  и току (напр жению) возбуждени  возбудител  и реагирующий орган 13.

Датчик 1 тока  кор  представл ет собой обмотку, размещенную либо в межполюсном пространстве магнитной системы возбудител , либо в двух соседних полюсах по поперечной оси. Датчик 2 тока возбуждени  возбудител  может быть выполнен в виде шунта, трансреактора или трансформаторов тока в цепи переменного тока источника питани  обмотки возбуждени возбудител . Последний вариант наиболее приемлем в случае больших токов возбуждени  , а также позвол ет уменьшить уровень пульсации при использовании трехфазной схемы соединени  трансформаторов. Формирователи 3 и сигналов представл ют собой в общем виде выпр мители со сглаживающими фильтрами на выходе, а также могут содержать элементы согласовани  выходных сигналов формирователей по уровню (резистивные .делители, ограничители на стабилитронах и т.п.). Орган 5 сравнени  абсолютной величины сигнала датчика тока  кор  с заданным значением наиболее просто выполн етс  в виде компаратора с пороговым элементом на входе. Пороговый элемент обеспечивает ограничение минимального уровн  сигнала, поступающего на вход компаратора, и при необходимости и максимального уровн  дл  предотвращени  перегрузки компаратора по входу. Заданное значение напр жени  сравнени  устанавливаетс  по максимально возможному уровню

напр жени  на зажимах датчика тока  кор , определ емому, например, дл  синхронный; компенсаторов при 2-кратной форсировке возбуждени  (фиг.2, зависимость Ujp) с учетом принимаемого дл  максимально токовых защит коэффициента чувствительности 1,5. Компаратор может быть выполнен на основе операционного усилител , охваченного положительной обратной

св зью, на другой вход которого (или на тот же вход) подключено напр жение от источника опорного напр жени .

Регулировочный элемент 7 Р простейшем виде представл ет потенциометр регулировани  уставки срабатывани  измерительного органа 6. Вы витель 12 модул  разности сигналов по

току  кор  и току возбуждени  возбудител  содержит сумматор сглаженных сигналов, поступающих с выходовформирователей 3 и i, и логическую схему выпр млени  полученной разности,

так как в зависимости от вида поврейдени  она может иметь разный знак (фиг. 2 -и j и Д Mli2 ) Преобразование модул  полученной разности сигналов в релейный (дискретный ) сигнал выполн ет реагирующий орган 13, который также может быть выполнен по схеме компаратора с положительной обратной св зью (триггера Шмидта) .. Дл  изменени  чувствительности схемы за4диты регулировочный элемент 7 подключаетс  либо к одному из входов вы вител  12 модул  разности сигналов, либо к реагирующему органу 13. В первом случае и при выполнении выпр мител  разности сигналов на операционных усилител х функци  регулировани  проще всего . реализуетс  путем изменени  уставки резистора отрицательной обратной св зи усилител . При подключении элемента 7 к реагирующему органу 13, выполненному в аиде компаратора, этот элемент измен ет порог срабатывани  компаратора, использу  дл  этой цели источник опорных напр жений 9 и при

Claims (3)

1. необходимости пассивные пороговые элементы - стабилитроны. При недостаточности чувствительности схемы защиты по инерционному входу (измерительный орган 6) в качестве опорного напр жени  используетс  напр жение с выхода формировател  k сигнала по току возбуждени  возбудител . Орган 8 воеменной задержки выполн етс  любым известным образом, например на принципе зар да конденсатора RC-контура , так как схема защиты не требуе высокой точности и стабильности выдержки времени. Он предназначен дл  предотвращени  ложного действи  защи ты по инерционному входу при переходных процессах внутри системы возбуждени  и внешних возмущени х (сброс- наброс нагрузки, короткие замыкани  со стороны статора синхрон ной машины и т.п.). Логический элемент ИЛИ 10 выполн етс  обычным образом и служит дл  разв зки выходов быстродействующего и инерционного каналов защиты. Исполнительный орган 11 состоит из усилител  и выходного релейного -элемента, осуществл ющего выдачу и размножение сигнала о наличии повреждени  в цепи отключени  и сигнализации системы возбуждени  и синхронной машиньк Таким образом, схема защиты имеет два канала: быстродействующий, реаги рующий только на несимметричные короткие замыкани  (пробой вентил  вращающегос  выпр мител , одно- и двухфазные короткие замыкани  в  кор возбудител ), и инерционный, реагирующий с задержкой по времени на все виды повреждений в возбудителе.Быстродействующа  часть защиты обеспечивает защиту оставшихс  в работе вентилей и предохранителей от сверхтоков , медленно действующа  часть предотвращает повреждение элементов возбудител  при симметричных коротких замыкани х, а также в тех случа  других видов повреждений, когда не работает быстродействующа  часть (зона малых токов возбуждени ). Устройство работает следующим образом . Сигналы, пропорциональные токам  кор  и току (напр жению) возбуждени  возбудител , поступающие с датчиков 1 и 2, в формировател х 3 и i выпр мл ютс  и выравниваютс  по величине. Преобразованные сигналы поступают в блоки 5 и 6. При отсутствии разбаланса между входными сигналами или их небольшой величине на выходе измерительного органа 6 напр  жение также-равно нулю. Во врем  работы возбудител  в зоне больших токов или при переходных процессах воз никающий разбаланс сигналов преобразуетс  в вы вителе 12 модул  в однопол рный сигнал и поступает на вхо реагирующего органа 13- Порог срабать1вани  этого органа выбран таким образом , что он не реагирует на возмущени , возникающие, например, при длительной форсировке возбуждени . Внешние возмущени  и возмущени , вызванные быстро протекающими переходными процессами в системе возбуждени , по величине могут оказатьс  меньше этой величины. Тогда на выходе измерительного органа 6 логический сигнал при ОТСУ7СТВИИ повреждений всегда будет равен нулю. Однако в этом случае снижаетс  чувствительность защиты к аварийным ситуаци м . Дл  повышени  чувствительности схемы защиты в таких случа х в качестве опорного напр жени  реагирующего органа 13 может быть выб,рано напр жение, пропорциональное сигналу по току (напр жению) возбуждени  возбудител . Требуемое начальное и конечное значение опорного напр жени  устанавливаетс  с помощью регулировочного элемента 7. Таким образом в зоне малых токов сохран етс  требуема  чувствительность от больших разбалансов между сигналами датчиков, вызванных переходными процессами в системе возбуждени  и внешними возмущени ми , схема отстраиваетс  с помощью органа Б временной задержки, выдержка времени которого выбираетс  в зависимости от длительности переходного процесса, имеющего максимальную величину. В случае возникновени  повреждени  типа несимметричного короткого замыкани , например пробо  вентил  вращающегос  выпр мител , практически мгновенно срабатывает блок 5 вы влени  абсолютной величины сигнала датчика тока  кор , а следовательно, происходит быстрое отклонение возбуждени  и предотвращаетс  развитие аварии во вращающемс  выпр мителе. Если порог срабатывани  блока 5 оказываетс  выше уровн  поступившего сигнала, то возможно два случа : либо регул тор начинает выдавать сигнал на увеличение тока возбуждени  и последний нарастет до величины, при которой происходит срабатывание блока 5 либо при ручном управлении вступает в работу инерционна  часть защиты. При малых значени х тока возбуждени  и при симметричных коротких замыкани х работает инерционна  часть защиты, т.е. блоки 6 и 8. Таким образом, предлагаемое устройство позвол ет повысить надёжность работы защиты возбудител , обеспечить сохранность оставшихс  в работе вентилей вращающихс  выпр мителей при пробое одного из них, расширить регулировочные возможности защиты. Использование указанной защиты позвол ет также исключить защиту от потери возбуждени . Экономический эффект заключаетс  не только в экономии элементов, но и в предотвращении потерь от простоев машины, св занных с ремонтом возбудител  и ложными срабатывани ми защиты. Устройство может быть использова но дл  защиты от повреждений Сесщеточных возбудителей синхронных гене раторов, двигателей и компенсаторов Формула изобретени  1.Устройство дл  защиты бесщеточного возбудител  синхронной машины, содержащее датчики тока  кор  и тока (напр жени ) возбуждени  возбудител , подключенные к измерительному органу, и орган временной задержки , соединенный с исполнительным, органом , отличающеес  тем что, с целью повышени  надежности, быстродействи  и расширени  регулиро вочных возможностей, оно дополнительно снабжено двум  формировател ми сигналов тока  кор  и тока (напр жени ) возбуждени  возбудител , блоком сравнени  .абсолютной величины сигнала по току  кор  с заданным значением, регулировочным элементом и элементом ИЛИ, измерительный орган выполнен в виде вы вител  модул  разности сигналов по току  кор  и по тс|ку (напр жению) возбуждени  возбудител  и реагирующего органа,на один из входовкоторого подключен регулировочный элемент уровн  срабатывани  защиты, вход которого соединен с формирователем сигнала по току возбуждени  возбудител , а на другой вход реагирующего органа подключен выход вы вител  модул  разности сигналов , причем формирователи сигналов включены на выходах соответствующих датчиков, вход блока сравнени  абсолютной величины и один из входов измерительного органа подключены к выхоДУ формировател  сигналов тока  кор , другой вход измерительного органа подсоединен к выходу формировател  Сигнала по току (напр жению) возбуждени  возбудител , выходы блока сравнени  абсолютной величины и измерительного органа с включенным на его выходе органом временной задержки через элемент ИЛИ подключены к исполнительному органу, выходной релейный элемент которого снабжен самоблокировкой. 2. Устройство по п.1, отличающеес  тем, что блок сравнени  абсолютной величины сигнала по току  кор  с заданным значением выполнен в виде компаратора, на один из входов которого подключен источник опорного напр жени , а другой вход соединен с выходом формировател  сигнала тока  кор  через пороговый элемент. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе Т. Патент ФРГ W 1588ii70, кл. И 02 Н 7/00, 1372.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № , кл. Н 02 Н 7/06, 1378.
3. 3.Авторское свидетельство СССР, ;№ А32638, кл. Н 02 К 29/02, 197+ ( прототип).

   «ч.

   t

   Iff (2-хфсгзн./(.з,)

   Vij

   icp