Способ защиты синхронных двигателей от асинхронного хода Советский патент 1988 года по МПК H02H7/08 H02P1/58 

ri-OV - -П - S

Изобретение относится к электротехнике . Цель изобретения - повышение селективности и ул чшение условий групповой ресинхронизации. Контроли- мгновенное значение тока непос-, редственно в цепи обмотки возбуждения 7 каждого синхронного двит ателя и формируют сигнал на кратковременное снятие возбуж,цения при снижении контролируемого тока сначала до значения первой уставки (реле тока 1), а спустя заданный интервал времени до зна

-И-Ч

f

и

jji..- Hip-eH

Фм.1

чения второй уставки (реле тока 2). Подачу возбуждения синхронных двигателей в режиме ресинхронизации осуществляют поочередно, подавая возбуждение очередного двигателя по истечении заданного интервала времени после подачи возбуждения предыдущего двигателя. При этом возбуждение по1

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите и автоматике, и может быть использовано в устройствах ресинхронизации синхронных двигателей (СД).

Цель изобретения - повышение селективности защиты и улучшение условий групповой ресинхронизации синхронных двигателей.10

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что работу двигателей контролируют по мгновенным значениям тока непосредственно в цепи обмотки возбуждения (ОВ), т.е. между 5 точкой подключения разрядного резистора и зажимом ОВ, каждого из группы защищаемых СД. Асинхронный режим ра-. боты СД, сопровождающийся колебаниями тока возбуждения от номинального зна- 20

чения до нуля, фиксируют если контро- лируемый ток снизится сначала до зна чения первой уставки, а спустя пер- вый заданный Интервал времени (3-4с) после этого его значение в течение 25 второго заданного интервала времени (1-4с} снизится до второй уставки. При этом формируются сигнал на кратковременное снятие возбуждения путем размыкания цепи возбудителя и пере- 30 ключения ОВ на разрядный резистор. Введение разрядного резистора в цепи ОВ повышает асинхронный момент, - вследствие чего СД подходит к подсин- хронным оборотам. Сигнал на включение возбуждения в режиме ресинхронизации формируют при заданных частоте и фазе наводимого в ОВ тока, которые выбираются из условий допустимого значения скольжения и благоприятной ориентации Q ротора в поле статора. При зтом для облегчения условий втягивания в синхронизм группы асинхронно работающих СД ресинхронизацию их осуществляют

дают при заданной частоте, контролируемой реле контроля скольжения 15, и фазе контролируемого тока, определяемой срабатьтанием исполнительного реле 16. Форсировку возбуждения осуществляют при снижении контролируемог го тока до значения первой уставки (реле тока 1). I з.п. ф-лы, 2 ил.

поочередноj подавая возбуждение следующего СД по истечении третьего заданного интервала времени (7-9 с) после подачи возбуждения предыдущего СД. Если в течение указанного третьего интервала времени после подачи возбуждения СД его контролируемый ток снизится до значения первой уставки, а спустя первый заданный интервал времени (3-4 с) после этого ток в течение второго заданного ин-i тервала времени (1-4 с) снизится до второй уставки, т.е. имеются значительные колебания тока, возбуждения, то фиксируют установившийся асинхронный ход данного СД (неусп-ешная ресинхронизация)- и отключают его от сети продолжая осуществлять поочередную ресинхронизацию остальных СД.

Сигналы на форсировку возбуждения СД подают при достижении контролируемым током первой уставки, т.е. как в начальный момент выпадения СД из синхронизма, так и при подаче возбуждения в режиме ресинхронизации. Сигнал на снятие формировки возбуждения формируют по истечении четвертого заданного интервала времени (5-10 с) после ее включения. Форсировка возбужд.е- ния в начальный момент выпадения СД из синхронизма оказьшает благоприятное воздействие за счет демпфирования качаний и поддержания напряжения на шинах за счет выдачи СД реактивной мощности. Так как в предложенном способе возбуждение в режиме ресинхронизации подается при оптимальной ориентации ротора относитель;но поля статора, то возникающий синхронизирующий момент оказьшается положительным (ускоряющим). Увеличение этого момента формировкой возбуждения облегчает втягивание СД в синхронизм. Кроме того, при поочередной ресинхронизации СД перевозбужденный и втянувшийся в синхронизм двигатель становится источником реакт11вной мощности и под- держивает напряжение на шинах, собствуя тем самым успешной ресинхронизации других двигателей.

На фиг. приведена схема цепей переменного тока; на фиг.2 - схема це- пей постоянного оперативного тока устройства, реализукщего предлагаемый способ. . .

Устройство содержит орган контроля синхронизма, вьтолненный на базе первого 1 и второго 2 реле тока (РТ), обмотки которых через первый замыкающий контакт 3 контактора возбуждения (KB) и соответственно первый замыкающий контакт 4 второго РТ 2 и первый замыкающий контакт 5 первого РТ 1 подключены к зажимам шунта 6, включенного непосредственно в цепь обмотки возбуждения 7, которая через второй замыкающий контакт 8 KB подклю- чека к возбудителю 9. Параллельно ОВ 7 и последовательно включенному с ней шунту 6 подключена цепь из последовательно соединенных разрядного резистора 10 и первого размыкающего кон- такта 11 КВ. Уставки РТ I и 2 выбраны таким образом, что якорь РТ 1 отйадает при снижении тока , i до 50% от номинального значения, а РТ 2 -

при снижении тока i до 10%. Благодаря такой настройке реле 1 реагирует на все более или менее существенные колебания тока возбуждения, а якорь реле 2 отпадает фактически во время бестоковой паузы в ОВ 7.

Параллельно контакту 4 включен первый размыкающий контакт I2 первого промежуточного реле. Параллельно контакту 5 включены первые замыкающие контакты 13 и 14 соответственно первого и второго промежуточных реле.

Орган контроля угла подачи возбуждения состоит из реле контроля скольжения (РКС) 15 контактами и исполнительного реле (ИР) 16. Назначение этого органа - формирование сигнала на . подачу возбуждения (включение KB) при заданщ.1х значениях скольжения и угла поворота ротора относительно статора. В цепь обмотки РКС 15 включены диод 17 и второй размыкающий контакт 18 KB, в цепь обмотки ИР 16- упорный (замыкающийся с выдержкой времени) контакт 19 второго реле времени и переменный резистор 20. Обмотки РКС 5 и ИР 16 подключены к шунту 6 через размыкающий контакт 21 третьего промежуточного реле и третий замыкающий контакт 22 KB, точного реле и третий замыкающий контакт 22 KB, которые зашунтированы размыкающим блок- контактом 23 выключателя. Указанные три контакта 21-23 относятся к схеме другого двигателя, ресинхронизация или отключение которого осуществляются раньше.

Благодаря диодам обмотка РКС 15 обтекается током, пропорциональным току., наводимому, в обмотке возбуждения, лишь в. течение половины периода. РКС 15 имеет вьщержку времени на возврат, величина которой определяет значение скольженияs по достижении которого разрешается подача возбуждения. Якорь РКС 15 отпадает, когда частота тока ротора снижается настолько, что длительность бестоковой паузы превышает указйнную выдержку. После зтого происходит выбор благоприятного положения ротора и подача возбуждения. Включение KB при з аданном угле 0 осуществляет ИР 16. Середина отрицательного полупериода if соответствует значению угла 9 340-360 С, а положительного I60-180°. Регулируя ток

срабатывания ИР 16, можно изменять значение угла 0 , при котором поступит команда на включение КВ. Приведенная схема позволяет задавать 0 в диапазонах 260-350°, 80-170, где и лежат области оптимальных углов по да- чи возбуждения. Зона работы ИР 16 (полярность подключения) задается ключом управления (КУ) 24, настройка производится переменным резистором 20.

Схема цепей постоянного оперативного тока (фиг.2) содержит nejjBoe ре- ле времени (РВ)25 с замыкающим 26, проскальзывающим 27 и упорным 28 контактами, второе РВ 29 с замыкающим 30 и упорным 19 контактами, третье РВ . 31 с замыкаю{цим 32, проскальзывающим 33 и упорным 34 контактами, первое промежуточное реле (ПР) 35 с первым 13, вторым 36 и третьим 37 замыкающими и первым 12 и вторым 38 размыкающими контактами, второе ПР 39 с первым 14, вторым 40 и третьим 41 замыкающими и размыкающим 42 контактами, третье промежуточное реле 43 с размыкающим 21 и замыкающим 44 контактами, четвертое промежуточное и указатель514

ное реле 46. В цепь-питания первых ПР 45, ПР 35 и РВ 25 включены последовательно соединенные размыкающий контакт 47 первого РТ I, четвертый замыкающий контакт 48 KB и первый |замыкающий блок-контакт 49 выключате- я. В цепь четвертого ПР 45 включен азмыкающий контакт 50 зторого РТ 2. оследовательно соединенные замыкаю- ций контакт 51 РКС J5 и третий размы ающий 52 контакт КБ включены з цепь торого ПР 39. Последовательно с кон актом 41 второго ПР 39 включен размыкающий 53 контакт РКС 15. В цепь- итания третьих ПР 43 и РВ 31 включел в второй замыкающий .блок-контакт 54 ыключателя и замыкающий контакт 55 Р 16, последний из которых зашунти- ован замыкающим контактом 32 треть- го РВ 31.

Устройство работает следующим об- азом,

В режиме пуска с подачей на статор апряжения последов ательно срабатыва- т и остаются в этом положении РКС 15

второе ПР 39 (самоудерживается), одготавливается цепь второго РВ 29

указательного реле 46. По мере раз- орота ротора частота его тока сни- ается. При достижении подсиюсроняых боротов она становится такой, что корь РКС 15 во время бестоковой пау- ы успевает отпасть. Размыкающим 53 онтактом РКС 15 запускает второе РБ

, которое самоудерживается контак- ом 30 и с выдержкой времени замы- ает цепь ИР 16 контактом 19. При йодключении ИР 16 к шунту 6 через дн- о(цы (при крайних положениях КУ 24) в щержка времени ;До.лжна быть такова, ч габы-цепь питания ИР 16 заг-шкалась в0 время бестоковой паузы. Срабаты- ваяд ИР 6 дает команду на включение К|В, срабатывание третьего ПР 43 и запуск третьего РВ 31. При включении КВ питание с ПР 39, РВ 29, РКС 15,- Ир 16 снимается. Вхождение СД в син хроккзм и наличие возбуждения начина- etr контролировать РТ i и РТ 2. Пос- катушка РТ 1 ранее была обес- т0чена, то при подаче возбуждения запустится РВ 25, имеющее как и РБ 31 П }зоскальзывающий контакт. Время, про- Т1&кающее до замыкания проскальзываю- щфго 27 контакта РВ 25, должно быть н4 0,5-1,0 с больше соответствующего В1|)емени замыкания контакта 33 РВ 31. В результате проскальзывающий контакт

46

33 РВ 31} опережая аналогичньй контакт РВ 25, кратковременно подает питание на ПР 39. Последнее своими контактами взводит защиту, возвращая в исходное по ложение РВ 25 и давая возможность срабатывать РТ . Если пуск прошел успешно, РВ 31 и ПР 43 возвратятся в исходное состояние после того, как упорный контакт 34 РВ 31, замкнувшись, снимет с них питание, В таком положении вся схема находится при синхронной работе СД в устан овив- шемся режиме Iблинкер указательного

реле 46 по окончании пуска следует поднять), В , когда втягивания- в синхронизм не наступает, защита действует на отключение СД, как и при неуспешной ресинхронизации,

,В режиме ресинхронизации, отпадая в результате колебаний тока ротора, имеющих место при потере синхронизма, РТ 1 запускает РВ 25, которое становится на самоподхйат. Времени -3 с,

протекающего до замыкания проскальзывающего контакта 27 РВ 25, достаточно для завершения самозапуска, если при данных условиях он возможен. В противном случае наступает установивпгайся асинхронный ход. В результате замыкания указанного к ойтакта 27 срабатывает и самоудерживается ПР 35. Оно . замйкает свои контакты 37 в цепи ПР 45s дешунтирует замыкающий контакт 4 РТ 2, подготавливая последнее к. работе, и запрещает работу РТ 1. Ток воз буждения контролируется уже только РТ 2. Если за время, оставщееся до замыкания упорного контакта 28 РВ 25,

якорь РТ 2 отпадает, то поступит команда на снятие возбуждения. После доразворота ротора вновь включается KB, становятся в исходное состояние РТ 1 и РТ 2. Если за времяj оставшевся до замыкания упорного контакта 34

--j

РВ 31, они сработают еще; раз, что будет означать неуспешную синхронизацию, то двигатель отключится. Команда на отключение поступает при срабатывании ПР 45, питание на катзтаку которого подается после отпадания якоря РТ 2 через контакт 44 -ПР 43, В случае успешной ресинхронизации, вся , схема возвращается в исходно состоя кие упорными контактами 28 и 34 РВ 25 и РВ 31. Может произойти так, что в момент замыкания упорного контакте 28 РВ 25 размыкающий контакт 47 РТ 1 окажется замкнутым из-за окончатель

но не затухших качаний тОка в ОВ после подачи возбуждения. Благодаря размыкающему контакту 12 ПР 35 (запрет работы РТ 1) питание с катушки РВ 25 снимется, затем оно вновь запустится и цикл работы органа контроля синхронизма повторится сначала.

Указательное реле 46 служит для регистрации случаев работы схемы автоматической ресинхронизации. Потеря- двигателем синхронизма, в том числе и кратковременная, сопровождается сигнализацией, управляемой контактами ПР 35.

При потере (обрьше цепи) возбуждения схема ведет себя как и при вьгхо- де двигателя из синхронизма по любой другой причине. Особенность лишь в том, что происходит ускорение действия защиты от асинхронного хода. Поскольку якоря РТ 1 и РТ 2 при отсутствии возбуждения отпадают одновременно, сигнал на снятие возбуждения и, вторично, на отключение СД, если неисправность не самоустраняется, поступает сразу после замыкания проскальзывающего контакта 27 РВ 25 (через 1-3 с).Таким образом, контролируя мгновенное значение тока непосредственно в обмотке возбуждения каждого синхронного двигателя и фиксируя вьшаде- ние из синхронизма по снижению контролируемого тока до заданных уставок в определенных интервалах времени, обеспечивается повьшение селективности защиты путем исключения ее излишних срабатываний при колебаниях тока возбуждения в режиме качаний. Кроме того, поочередная подача возбуждения синхронных двигателей при заданной (оптимальной) фазе контролируемого тока улзгчшает условия групповой их ресинхронизации.

Формула изобретения

интервала времени после подачи возбуждения двигателя его контролируемый ток снизится сначала до значения первой уставки, а спустя первый заданный интервал времени - до значения второй уставки в течение второго заданного интервала времени.

5

0

чения.