Устройство для защиты обмотки возбуждения машины переменного тока Советский патент 1979 года по МПК H02P9/10 H02P9/14 

Предлагаемое устройство предназначено для систем возбуждения электрических машин переменного тока, которые имеют реверсивный возбудитель на управляемых вентилях. В суп.1,еству1ощих системах возбуждения синхронных компенсаторов и асинхронизированных синхронных машин с реверсом тока используются двухгрупповые реверсивные преобразователи с раздельным управлением. Известно устройство для раздельного управления, содержан 1,ее блок раздельного управления, связанный со схемами управления вентильных групп 1. Однако такое устройство не обеспечивает защиту обмотки возбуждения машины переменного тока при переходном режиме работы машины. Известно также устройство для заш.иты обмотки возбуждения машины переменного тока, которое содержит одногрупповой преобразователь и защитный элемент 2. Устройство не обеспечивает всех режимов работы реверсивной системы возбуждения при переходном режиме работы машины. Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является устройство для защиты обмотки возбуждения машины переменного тока, возбуждаемой от управляемого двухгруппоного вентильного преобразователя с автоматическим регулятором возбуждения, содержащее блок раздельного управления, связанный со схе.мамп управления вентильных групп, защитные элементы, включенные параллельно обмотке возбуждения 3. В известном устройстве подключают защитные элементы нри расчетном значении тока возбуждения, что вызывает увеличение установленной моаиюсти защитных элементов п венти.чьных групп реверсивного преобразователя. Целью изобретения является снижение установленной мощности запгитных элементов и вентильных групп реверсивного преобразователя. Это достигается тем, что устройство для защиты обмотки возбуждения мащины неременного тока, возбуждаемой от угфавляемого двухгруппового вентильного реверсивного преобразователя с автоматическим регулятором возбуждения, содержащее блок раздельного управления, связанный со схемами управления вентильных групп, защитные элементы, включенные параллельно обмотке возбуждения, снабжено датчиками тока защитных элементов, причем выходы датчиков тока защитных элементов включены на входы блока раздельного управления, а в качестве защитных элементов использованы управляемые вентили, включенные антипараллельно обмотке возбуждения.

С целью снижения установленной мощности вентильных групп реверсивного преобразователя устройство снабжено реверсивным датчиком тока, включенным в цепь обмотки возбуждения, формирователями отпирающих импульсов защитных элементов, логическими схемами И, ИЛИ-НЕ и ИЛИ, причем выход реверсивного датчика тока подключен на вход нуль-органа, первый и второй выходы нуль-органа через первую и вторую схемы ИЛИ подключены к схемам управления вентильных групп и к схеме ИЛИ-НЕ, выход которой подключен к одному входу схемы И, второй вход которой служит для подключения к выходу автоматического регулятора возбуждения, выход схемы И подключен к схемам ИЛИ, а формирователи отпирающих импульсов защитных устройств соединены с соответствующими выходами нуль-органа.

На чертеже дана структурная электрическая схема предлагаемого устройства. Оно содержит вентильные группы В и BZ , образующие реверсивный преобразователь со встречно-параллельным соединением, соответствующие системы 1 и 2 импульсно-фазового управления, реверсивный датчик 3 тока, через который обмотка возбуждения ОБ включена к зажимам реверсивного преобразователя, автоматический регулятор 4 возбуждения, блок 5 раздельного управления, блоки 6 и 7 запирания вентильных групп, датчики 8 и 9 напряжения на вентилях, нуль-орган 10, элемент И 11, элемент ИЛИ-НЕ 12, защитные элементы 33j и ЗЭг, датчики 13 и 14 тока защитных элементов, формирователи 15 и 16 отпирающих импульсов защитных элементов, элементы ИЛИ 17 и 18.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При отсутствии принудительных возмущений в обмотке возбуждения со стороны статора машины, осуществляется переключение вентильных групп блоком 5 раздельного управления с помощью блоков 6, 7 запирания. Блок раздельного управления работает в функции сигнала управления от автоматического регулятора 4 и от датчиков 8 и 9 напряжения на вентилях. Сигнал управления регулятора 4 возбуждения через элемент И 11 проходит на схемы 1, 2 управления. В установившемся режиме на выходе нуль-органа 10 и датчиков тока 13,

14 сигнал отсутствует, а на выходе элемента ИЛИ-НЕ 12 имеется сигнал, который подается на второй вход элемента И 11 и обеспечивает тем самым прохождение сигнала управления от регулятора 4 через элемент И 11.

При переходном режиме работы машины, когда протекание тока возбуждения может прерваться через ранее работавшую группу. Например, при работе первой вентильной группы В возникает противо-ЭДС, т. е. ток обмотки возбуждения начинает протекать в обратную сторону против проводимости вентилей Bj . Встречным током (ЭДС) данная группа закрывается, прерывается

протекание тока и начинает нарастать напряжение той же полярности. На заданном уровне напряжения, включается заи.1итный элемент 33j от автономной системы запуска, замыкает ток обратной полярности для Bj и ограничивает напряжение на заданном

уровне. Сигнал о наличии тока через защитный элемент 33i поступает с датчика тока 13 на блок раздельного управления 5 и производит запирание Bj по управлению и открытие Вг. Ток обмотки возбуждения замыкается через защитный элемент ЗЭ и

вентильную группу В. Если сигнал от регулятора 4 переводит Bj в выпрямительный режим, то 13г берет на себя ток обмотки возбуждения и встречны.м напряжением производит отключение защитного элемента ЗЭ.

Если сигнал от регулятора 4 переводит BJ в режим форсировки (закрытую группу), то Вг переводится в инверторный режим (Bi и Вг управляются напряжениями разной полярности) и производит га.шсние поля обмотки возбуждения. После npeKpanieния протекания тока через обмотку возбуждения выключается В и включается BI с помощью блока раздельного управления. Сигнал на переключение вентильных групп поступает от регулятора 4 или от датчиков тока защитных элементов.

При работе второй вентильной группы

BJ и возникновении противо-ЭДС протекает ток в обратном направлении, включается защитный элемент ЗЭг от автономной системы запуска. Сигнал датчика тока зашитного элемента ЗЭ блокирует Bg по управлению и включает В . Ток обмотки возбуждения замыкается через ЗЭг и Bj . Дальнейший режим работы предлагаемого устройства определяется сигналом автоматического регулятора.

При динамическом режиме работы ма пины устройство для защиты обмотки возбуждения функционирует следуюп им образом. Например, при работе первой вентильной группы BI на ток возбуждения накладывается ток апериодической составляющей той же полярности. Суммарное значение тока через вентильную группу превышает заданное значение. Величина и знак тока возбуждения снимается с реверсивного датчика 3 тока и подается на один из входов нуль-органа 10, на второй вход которого подается заданное значение тока возбуждения (1за)- При превышении суммарного тока возбуждения заданного значения на выходе а нуль-органа возникает сигнал, который и подается на формирователь отпирающих импульсов 16 защитного элемента ЗЭг. Импульс формирователя 16 включает 33. С датчика тока 14 защитного элемента 33j поступает сигнал на вход блока раздельного управления 5 и он удерживает в работе Bj. Ток обмотки возбуждения протекает через BI и ЗЭц . Одновременно с выхода а нульоргана 10 подается сигнал на элемент ИЛИ - НЕ 12, оно блокирует подачу сигнала автоматического регулятора 4 на систему управления вентильных групп и через элемент ИЛИ 17 переводит Bj в инверторныйрежим для ускорения процесса гашения поля до заданного уровня тока. Ири уменьшении тока возбуждения ниже заданного уровня снимается сигнал инвертирования тока возбуждения и нодключается сигнал автоматического регулятора. Вентильная группа В; переводится на работу в выпрямительный режим и встречным напряжением выключает заидитный элемент ЗЭ. Ири работе второй вентильной группы Вг и возникновении тока возбуждения выше заданного уровня включается 33i , блокируется сигнал автоматического регулятора 4 и вентильная группа В переводится на работу в инверторный режим до момента снижения тока ниже заданного уровня, после чего снимается сигнал блокировки с регулятора 4, вентильная группа Bj переводится в выпрямительный режим согласно заданию от регулятора и встречным напряжением вык/почяст зандитный элемент ЗЭ. Возможен режим машины с прерыванием возбуждения и последуюнаим увеличением его с обратным знаком вьпне заданного уровня. Например, ири раооте первой вентильной |-руп11ы BJ /возникает противо-ЭДС, т.е. ток возбуждения начинает протекать в обратную сторону против проводи.мостк вентилей В . Встречным током (ЭДС) данная группа закрывается, прерывается протекание тока и начинает нарастать напряжение той же полярности. На заданном уровне напряжения включается защитный элемент ЗЭ от автономной системы запуска, который замыкает ток обратной полярности для BJ и ограничивает нанряжение на заданном уровне. Сигнал о наличии тока через 33i поступает с датчика тока 13 на блок раздельного управления 5 и производит занирание Bj но управлению и открытие Вг Ток обмотки возбуждения замыкается через защитный элемент 33i и вентильную группу BJ . Величина тока обмотки возбуждения превьпиает заданный уровень. Нуль-орган 10 срабатывает от сигнала реверсивного Датчика 3 тока, производится блокирование сигнала автоматического регулятора 4 и вентильная группа Вг переводится в инверторный режим для ускорения гашения поля возбуждения до заданного значения уровня тока возбуждения. При уменьшении тока возбуждения ниже заданного уровня снимается сигнал принудительного инвертирования тока возбуждения и подключается сигнал автоматического регулятора возбуждения. Вентильная грун-па Вг переводится на работу в режим согласно заданию автоматического регулятора возбуждения. Аналогично функционирует устройство при работе второй вентильной группы Ва. Устройство предназначено для работы в системе возбуждения синхронных компенсаторов, аспнхронизированных синхронных компенсаторов, двигателей и генераторов. В случае применения предлагаемого устройства для асинхронизированных синхронных машин необходимо использовать количество устройств по числу фаз ротора. Устройство для защиты обмотки возбуждения мащины переменного тока обеспечивает снижение установленной мощности защитных элементов и установленной мощности вентильных групп реверсивного преобразователя. Формула изобретения 1.Устройство для защиты обмотки возбуждения машины переменного тока, возбуждаемой от управляемого двухгруппового вентильного реверсивного преобразователя с автоматическим регулятором возбуждения, содержащее блок раздельного управления, связанньп 1 со схемами управления вентильных групп, защитные элементы, включенные параллельно обмотке возбуждения, отличающееся тем, что, с целью снижения установленной мощности зангитных элементов, оно снабжено датчиками тока защитных элементов, причем выходы датчиков тока защитных элементов включены на входы блока раздельного управления, а в качестве защитных эле.ментов нспользованы управляемые вентили, включенные антинарал,пельно обмотке возбуждения. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью снижения установленной мощности вентильных групп реверсивного преобразователя, оно снабжено реверсивным датчиком тока, включенным в цепь обмотки возбуждеиия, формировате.чями отпирающих импульсов запхитных элементов, логическими схемами И, ИЛИ - НЕ и ИЛИ, причем выход реверсивного датчика тока подключен на вход нуль-органа, первый и второй выходы нуль-органа через первую и вторую схемы ИЛИ подключены к схемам управления вентильных групп и к схеме ИЛИ-НЕ, выход

которой подключен к одному входу схемы И, второй вход которой слу/ккт для подключения к выходу автоматического регулятора возбуждения, выход схемы И подключен к схемам ИЛИ, а формирователи отпирающих импульсов защитных устройств соединены с соответствующими выходами нульоргана.

Источники инфор.мации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 199974, М.КЛ.2 Н02Р 13/16, 29.07.67.

2.Авторское свидетельство СССР № 390621, М.КЛ.2 Н02НЗ/18, 07.09.70.

3.Технический отчет № 12-67.64 «Испытания статической тиристорной реверсивной системы возбуждения синхронного компенсатора КСВ-50000/11 на подстанции Пахра Мосэнерго, ВНИИЭ, Энергосетьпроект, номер государственной регистрации 70042390, 1970.