Устройство для защиты обмоток генератора от тепловых повреждений Советский патент 1985 года по МПК H02H7/06 

1

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты активных частей генератора (обмоток ротора и статора, бочки ротора) от тепловых повреждений возникновеНИИ анормальных электрических режимов .

Цель изобретения - повышение точности в работе устройства путем учета влияния изменения сопротивления обмоток ротора и статора при нагревании на изменение превьшения температуры этих обмоток над температурой охлаждающей среды и соответствукйцим изменением обработки сигналов, а также облегчение ее настройки.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства для заг(иты обмоток генератора от тепловых повреждений.

Устройство содержит блок 1 выходных преобразователей, которьш может быть построен на основе шунтов, резистивных делителей напряжения и операционных усилителей, фильтры 2-4 симметричных составляющих, построенные на основании операционных усилителей в сочетании с пассивными R-C цепями, перемножители 5-10, представляющие собой серийно вьтускаемые перемножители в интегральном исполнении типа 525ПС, блок 11 коррекций уставки - типовой блок, воспроизводящий функцию (lp, функциональные преобразователи 12 и 13 температура - сопротивление, которые в случае линейной зависимости реализуются на основе суммирующего усилителя с двумя входами, на один из которых подан постоянный сигнал, пропорциональный сопротивлению обмотки при температуре охлаждающей среды, а на второй поступает переменный сигнал, интеграторы - сумматоры 14-16 с блоками 17-19 обратной связи, выходные блоки 20-22, состоящие из компараторов .

В составе предлагаемого устройств .общим для которого является блок входньгх преобразователей, можно вьщелить три канала: канал защиты бочки ротора, содержащий фильтр 2 симметричных составляющих, перемножитель 5, блок 11 коррекции уставки, интегратор-сумматор 14 с блоком 17 обратной связи и выходной блок 20; канал защиты обмотки статора, содержащий фильтр 3 симмметричных состав102

ляющих, перемножители 6 и 9, функциональный преобразователь 12 температура - сопротивление, интеграторсумматор 15 с блоком 18 обратной связи, выходной блок 21; а также канал защиты обмотки ротора,.содержащий перемножители 7-10, .функциональный преобразователь 13 температура - сопротивление, итнеграторсумматор 16 с блоками 19 обратной .связи и выходной блок 22,

Схема формирования мощности потерь в стали статора, содержащая фидьтр 4 симметричных составляющих и перемножитель 8, является общей для всех трех каналов.

Сигналы, поступающие от блока 1 выходных преобразователей, проходят последовательно через фильтры 2-4 симметричных составляющих, перемножители 5-8, на выходах которых сигналы пропорциональны: для блока 5 значению тока обратной последовательности статора в квадрате (12); для блока 6 - значению тока прямой последовательности статора в квадрате (if); для блока 7 - значению тока возбуждения в квадрате (1р); для блока 8 - значению напряжения прямой последовательности статора в квадрате (U).

Сигналы с выходов перемножителей

5и 8 поступают на соответствующие входы интеграторов-сумматоров 14-16 с блоками 17-19 обратной связи, каждьш со своим коэффициентом передачи, а сигналы с выходов перемножителей

6и 7 - на соответствующие входы перемножителей 9-10, осуществляющих формирование сигналов, пропорциональных мощностям потерь в обмотках статора и ротора соответственно с учетом изменения их сопротивления. Сигналы с перемножителей 9-10 поступают на соответствующие входы интеграторов-сумматоров 15 и 16. Таким образом на выходе каждого интеграторасумматора формируется сигнал, пропорциональньй превьшению температуры определенной активности части генератора над температурой охлаждающей среды. С выходов интеграторов-сумматоров 15 и 16 сигналы поступают на функциональные преобразователи 12 и 13 температура-сопротивление соответственн на выходах kofopbfx формируется сигналы пропорциональные сопротивлениюобмото в зависимости от температуры.

Выходные сигналы интеграторовсумматоров поступают на соответствующие входные блоки 22-20, где сравниваются с уставками,одна из которых пропорциональна длительно допустимому превышению температуры определенной активности части генератора, а другая максимально домустимому превьшению температуры той же активной части. При этом для канала .защиты бочки ротора уставка, пропорциональная максимально допустимым превьшениям температуры, значительно зависит от кратности тока обратной последовательности. Для получения этой зависимости выходной сигнал с блока It коррекции уставки подается на вход выходного блока 20, что позволяет автоматически корректировать уставку в зависимости от значения тока обратной последовательности.

Вследствие аналогичной работы каналов рассмотрим функционирование устройства на примере канала защиты обмотки статора.

Синусоидальный сигнал, пропорциональньй току прямой последовательности статора, с выхода фильтра 3 симметричных составляющих поступает на входы перемножителя 6, на выходе которого получаем сигнал, пропорциональньш квадрату тока прямой последе вательности статора. Выходной сигнал перемножителя 6 поступает на первый вход перемно кителя 9, на второй вход которого поступает сигнал, пропорциональньй сопротивлению обмотки статора, с функционального преобразователя 12 температура - сопротивление. Зависимость активного сопротивления обмотки статора от температуры определяется выражением

Tfiv oi CiuV),

где Дг - сопротивление обмотки при 45 текущем значении превышения температуры, Ом} Гд - сопротивление обмотки при температуре охлаждающей среды. Ом;50

oi - температурный коэффициент

меди, 1/град;

iV - превышение температуры обмоток над температурой охлаждающей среды, град, 55 и реализуется с помощью блока 12, являющегося сумматором, на один из выходов которого подается постоянный сигнал, пропорциональный г а на второй - выходной сигнал интеграторасумматора 15, пропорциональный превышению температуры обмотки статора над окружающей средой с коэффициентом передачи oi i. При температуре обмотки статора, равной температуре окружающей среды, сигнал, поступающий на второй вход сумматора, IV 0 и на его выходе формируется сигнал, пропорциональный сопротивлению обмотки г .

С увеличением температуры обмотки сопротивление увеличивается на значение переменной составляющей г 5 iV и на выходе сумматора 12 формирует сигнал, пропорциональный г j Гд (1 + о i V ) . На выходе перемножителя 9 получаем сигнал, пропорхщональный мощности потерь в обмотке статора Р - г Y где i - ток прямой последовательности статора.

Выходной сигнал перемножителя 9 поступает на вход интегратора 15, на другие входы которых поступает сигнал обратной связи и сигналы, пропорциональные мощности потерь, вьщеляющихся в других активных частях генератора. Результирующий сигнал в виде напряжения, пропорционального составляющим всех потерь , образуется с помощью интегратора, согласно уравнению

iP К FJ V + С G dt

где ьР - мощность, вьщеляющаяся в обмотке, Вт;

К - коэффициент теплоотдачи от обмотки в охлаждаю- щую среду, Вт/см. град;

F - поверхность охлаждения

обмотки,

bV - превышение температуры обмотки над температурой охлаждающей среды, град;

С - удельная теплоемкость обмотки, Вт/кг,град;

G - масса обмотки, кг;

t - время, с.

В результате на выходе интегратора в отличие от известного получаем превьшгение температуры с учетом влияния сопротивления от температуры.

С выхода интегратора 13 сигнал поступает на вход выходного блока 5 21, где сравнивается с уставками, первая из которых пропорциональна длительно допустимому, а вторая 1163410максимально допустимому превьшению температуры обмотки ста тора.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОБМОТОК ГЕНЕРАТОРА ОТ ТЕПЛОВЫХ ПОВРЕВДЕНИЙ, содержащее блок входных преобразователей, подключенный входами к выходам измерительных трансформаторов тока в цепях обмоток статора и ротора и напряжения в цепи обмотки статора, три фильтра симметричных составляющих, входыпервых двух из которых подключены к первому выходу блока входных преобразователей, а вход третьего соединен с вторым выходом этого же блока, три интегратора, первые входы которых через блоки обратной связи соединены со своими выходами,три выходных блока, первые входы которых подключены к входам соответствующих интеграторов, блок коррекции уставки, выход которого соединен с вторым входом соответствукяцего выходного блока, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности в работе и облегчения ее настройки, в него введены шесть перемножителей и два функциональных преобразователя температурасопротивление, причем входы первого перемножителя подключены к выходу фильтра симметричньк составлякнцих тока обратной последовательности, а его выход - к одному из входов каждого из трех интеграторов и входу блока коррекции уставки, входы второго перемножителя соединены с выходом фильтра симметричных составляющих тока прямой последовательности, вхо(Л ды третьего перемножителя подключены к третьему выходу блока входных преобразователей, входы четвертого перемножителя подключены к выходу фильтра симметричных составляющих напряжения прямой последовательности, а его вь:ход - к одному из входов каждого из трех интеграторов, первый вход пятого Од перемножителя соединен с выходом со первого функционального преобразова4i теля температура - сопротивление, вход которого подключен к выходу интегратора, формирукяцего сигнал, пропорциональный превышению температуры обмотки статора, первьй вход шестого перемножителя соединен с выходом третьего перемножителя, а второй вход соединен с выходом второго функционального преобразователя температура - сопротивление, вход которого подключен к выходу интегратора, формирующего сигнал, пропорциональный превышению температуры обмоток ротора.