Устройство моделирования переходного тока короткого замыкания с апериодической составляющей Советский патент 1992 года по МПК H02H3/08 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к технике релейной защиты и к электроизмерительной технике, и может быть использовано при испытаниях быстродействующих устройств релейной защиты в переходных режимах короткого замыкания (КЗ) на ограниченном отрезке времени.

Известны устройства для моделирования переходного тока КЗ с апериодической составляющей путем включения катушки линейной индуктивности на синусоидальное напряжение и путем суммирования экспоненциально-затухающего тока разряда конденсатора и косинусоидальноготока вынужденной частоты.

Недостатком моделирования переходного тока КЗ путем включения катушки линейной индуктивности является обратно

пропорциональная зависимость между амплитудой вынужденной составляющей тока КЗ и постоянной времени затухания апериодической составляющей тока КЗ. В устройстве с суммированием косинусоидальной и экспоненциальной затухающей составляющими этого недостатка нет, но имеет место повышение требования к коммутационному аппарату, выполняющему подключение цепи разряда конденсатора.

Наиболее близкими к изобретению по технической сущности являются электродинамические модели, имеющие в своем составе вращающиеся модельные генераторы, коммутирующую аппаратуру и активно-индуктивные сопротивления, моделирующие линии. Однако выполнить модельный генератор с малым активным

сопротивлением трудно, поэтому электродинамические модели также имеют ограничения по току и постоянной времени.

Целью изобретения является улучшение характеристики моделирования электродинамических моделей с модельными генераторами за счет увеличения эквивалентной постоянной времени затухания апериодической составляющей тока статора.

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее модельный генератор с возбудителем, коммутирующий ап- парат и активно-индуктивное сопротивление, дополнительно в цепь возбуждения генератора включено активное сопротивление.

На фиг. 1 показана структурная схема устройства; на фиг. 2 и 3 - осциллограммы токов при отсутствии и наличии активного сопротивления в цепи обмотки возбуждения генератора.

Устройство содержит модельный генератор без демпферных обмоток 1, устройство независимого возбуждения 2, коммутирующий аппарат с нормально замыкающимся 3 и размыкающимся 5 контактами, индуктивно-активное сопротивление 4, активное сопротивление 6. Перед коммутацией генератор возбужден и работает на холостом ходу. При этом контакт 3 разомкнут, а контакт 5 замкнут. Замыкание контакта 3 и размыкание контакта 5 происходит одновременно.

В результате замыкания контакта 3 в статоре генератора возбуждается переходный ток КЗ, а в результате размыкания контакта 5 эквивалентная постоянная времени затухания апериодической составляющей этого тока КЗ увеличивается.

Переходный ток КЗ данного устройства описывается уравнением

е

(Al e

-t/Ta

-t/Td

+ l)sin(an+T/)-sint/ (Д| О)

где Л , Td - свободный переходной ток и постоянная времени его затухания;

I - установившийся ток КЗ;

чр- фаза коммутации;

Та - постоянная времени затухания апериодического тока.

При отсутствии сопротивления 6 в цепи ротора генератора постоянная времени Td1 велика и на ограниченном отрезке времени 0 t 0,04 с, достаточном для испытания быстродействующих устройств релейной защиты, можно пренебречь затуханием тока Al . Тогда апериодический ток с начальной амплитудой sini/(l + Al1) затухает с постоянной времени Та.

При введении активного сопротивления

в цепь ротора генератора постоянная времени Та1 снижается и свободная периодическая составляющая тока КЗ (А) за рассматриваемый период (0,04 с) существенно затухает, что уменьшает значение от0 рицательной (противоположной по знаку апериодической составляющей) полуволны переходного тока КЗ Оотр). Уменьшение отрицательной полуволны тока КЗ эквивалентно увеличению времени. Это следует из (1)

1отр(А1 + 00 - е ао2/Та э) (A I е-° 02/т + +l)-(Al + l)e t/Ta(2)

Разлагая в (2) экспоненты в ряд и ограничиваясь в силу больших постоянных времени первыми двумя членами ряда,получим

Та о ТаЛт-Z(3)

1 ДГ Та

5(Al -H)Td

или выражая Al1, I, Td1 через параметры синхронной машины: xd, xd - ненасыщенное и переходное сопротивления по продольной оси, xr, rf- индуктивное и активное

0 сопротивления обмотки ротора

Та

Та.з 1

( Xd - Xd ) Ш Та ( rf + Гб )

d +

Х4

Xf

И)

Здесь Х4, re - индуктивная составляющая сопротивления 4 и активное сопротивление 6. Из (3) и (4) Та.э Та, т.е. включение активного сопротивления 6 в цепь ротора генератора приводит к увеличению эквивалентной постоянной времени затухания апериодической составляющей тока КЗ.

Формула изобретения Устройство моделирования переходного тока короткого замыкания с апериодической составляющей, содержащие модельный генератор с возбудителем, выход которого через замыкающий контакт коммутирующего аппарата соединен с индуктивно-активным элементом, отличающееся тем, что, с целью улучшения характеристик моделирования путем расширения диапазона постоянной времени затухания тока статора, дополнительно введен активный резистор, зашунтированный размыкающим контактом коммутирующего аппарата и включенный последовательно с обмоткой возбуждения генератора.

Фиг.1

Назначение:устройство применяется при испытаниях быстродействующих устройств релейной защиты в переходных режимах короткого замыкания на органическом отрезке времени. Сущность изобретения заключается в том, что перед коммутацией генератор возбужден и работает на холостом ходу. При этом контакт 3 разомкнут, а контакт 5 замкнут. Замыкание контакта 3 и размыкание контакта 5 происходит одновременно. В результате замыкания контакта 3 в статоре генератора возбуждается переходной ток КЗ, а в результате размыкания контакта 5 эквивалентная постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ увеличивается. Зил.

Ia 0,04с

iarVc

41/ 0,5

| «Л 1а 0,04е Id-0,05с

Л7//-