Способ ограничения тока короткого замыкания синхронного генератора и устройство для его осуществления Советский патент 1980 года по МПК H02H9/02 H02H7/06 

3 возбуждения стабилизирующий сигнал формируют путем инвертирования выделенного всплеска тока обмотки возбуждения. В устройство для осуществления спосо-5 ба в цепь обмотки возбуждения последовательно включен размыкающий контакт с самовозвратом блока фиксации, параллельно которому через конденсатор и катодно-анодный переход диода подключеню блок формирования стабилизирующего сигнала, выполненный в виде фазокомпенсатора, выходы которого через тиристоры подключены параллельно обмотке возбуждения, при этом в управляющие ни тиристоров включен замыкающий контакт блока фиксации. На фиг. 1 изображено устройство для осуществления способа ограничения тока короткого замыкания; на фиг. 2 - графики20 изменения во времени иапряжения и тока одиой из фаз статора генератора, а график изменения тока в обмотке возбуждения генератора при глухом трехфазиом коротком замыкании без применения опи-25 сываемого способа; на фиг. 3 - то , при применении описываемого способа. Устройство для осуществления способа ограничения тока короткого замыкания синхронного генератора 1, снабженногозо обмоткой 2 возбуждения, подключенной к источнику постоянного тока возбул дения, содержит блок 3 фиксации начала режима короткого замыкания, состоящий из трансформатора 4 тока, установленного35 в цепи статора генератора 1 и связанного с обмоткой 5 исполнительного органа. В цепь обмотки 2 возбуждения генератора 1 последовательно введен размыкающий контакт 6 с самовозвратом исполни-40 тельного органа блока 3. Устройство содержит также блок формировапия стабилизирующего сигнала, выполненный в виде фазоинвертора 7. Входная цепь фазоинвертора подключена через конденсаторе45 параллельно контакту 6 блока фиксации. Выходная цепь фазоинвертора 7 через последовательно соединенные тиристоры 9 и 10, управляющие электроды которых содержат замыкающий контакт 11 блока50 фиксации, подключена параллельно обмотке 2 возбуждения генератора 1. Входная цепь фазоинвертора 7 снабжена диодом 12, подключенным анодом к отрицательному полюсу обмотки 2 возбуждения генерато-55 ра 1. Способ ограничения тока короткого замыкания синхронного генератора заключается в следующем. Потокосцепление обмотки статора геие-60 ратора 1 в начальной стадии внезаииого короткого замыкания, к которой относится и время возникновения ударного тока короткого замыкания, можно приближенно полагать постоянной величиной. Если гене-65 4 ратор 1 иринять идеальным и без демпферных контуров, то из условия постоянства потокосцеплений обмотки статора генератора 1 и обмотки 2 возбуждения вытекает, что ток в обмотке статора пропорционален току возбуждения. Всплеск тока возбуждения в начале режима короткого замыкания, обусловленный взаимной индуктивностью обмоток возбуждения и статора, достигает величины 5-10 по отношению к току возбуладения холостого хода, Затем, на основании пропорциональности токов возбуждения и статора, объясняется значительная величина тока короткого замыкания, точно совпадающего по времени с всплеском тока возбуждения. Ограничение тока возбуждения позволяет влиять на ударный ток короткого замыкания в стороиу его уменьшения. Таким образом, если добиться стабилизации тока возбуждения в режиме короткого замыкания (сохраняя его доаварийное значение), то периодическая составляющая тока короткого замыкания ограничивается установившимся значением. Последнее у автономных генераторов в 8-12 раз меньше, чем значение периодической составляющей ударного тока короткого замыкания, У реальных синхронных генераторов рассмотренная зависимость тока короткого замыкания от тока возбуждения сохраняется. При возникновении в цепи статора генератора 1 глухого короткого замыкания в обмотке 5 исполнительного органа блока 3, связанной с трансформатором 4 тока, появляется управляющий сигнал, который одновременно воздействует на контакты 6 и 11, при этом контакт 6 размыкается, з контакты 11 замыкаются. В результате размыкания коитакта 6 в цепь обмотки 2 возбуждения генератора 1 вводится фазоинвертор 7. Всплеск 13 тока в обмотке 2 возбуждения генератора 1, наведенный токами статора (см. фиг. 2), поступает на вход фазоинвертора 7, причем конденсатор 8 при этом выделяет переменную составляющую этого всплеска. Одновременно с этим фазоинвертор 7 на своем выходе формирует всплеск 14, равный входному по амплитуде и противополол-спый по фазе, Инвертированный всплеск 14 тока в обмотке 2 возбуждения с выхода фазоинвертора 7 поступает обратно на обмотку 2 возбуждения, поскольку в это время тиристоры 9 и 10 открыты в результате появления сигнала в их управляющих электродах через контакты И исполнительного органа блока 3. Инвертированный всплеск 14 тока от фазоиивертора 7 слагается в обмотке 2 возбуждения генератора 1 с всплеском 13 тока, наведенными токами статора, в результате чего достигается стабилизация тока возбуладения генератора 1 до его доаварийного значения.

Диод 12, введенный во входную цепь фазоинвертора 7 и подключенный анодом к отрицательному цолюсу обмотки 2 возбул дения, способствует поступлению на вход фазоинвертора 7 только всплеска 13 тока возбуждения, наведенного токами статора.

При работе устройства реализующего описанный способ выделение конденсатором 8 переменной составляющей всплеска 13 тока в обмотке 2 возбуждения, наведенного токамн статора, инвертирование фазы выделенного всплеска 13 фазоинвертором 7 на противоположную и подача инвертированного всплеска 14 на обмотку 2 возбуждепия генератора 1 начииается одновременно с началом режима короткого замыкания.

Время разомкнутого состояния контакта 6 и замкнутого состояния контактов 11 при работе устройства выбирается равным длительности всплеска 13 тока в обмотке 2 возбуждения, наведенного токами статора генератора 1 (фиг. 2 и 3). Таким образом, стабилизация тока возбуждения генератора 1 при коротком замыкании до его доаварийного значения при применении описанного способа происходит за счет перераспределения в пространстве вектора напряженности части магнитного поля, наведенного в обмотке 2 возбуждения токами статора генератора 1. Векторы наведенного и инвертированного всплеска 13 и 14 тока в каждый момент складываются в обмотке 2 возбуждения, компенсируют друг друга, в результате чего ток возбуждения в обмотке 2 остается постоянным и равным по величине доаварийному значению. Стабилизация тока возбуждения генератора 1 приводит к максимальному уменьшению величины ударного тока короткого замыкания в обмотке статора генератора 1 до величины установившегося значения периодической составляющей тока короткого замыкания.

Применение данного способа и устройства для его осуществления позволит максимально снизить величину ударного тока короткого замыкания в обмотке статора генератора. Это приводит к значительному облегчению условий работы генератора в аварийном режиме и повышенню электродинамической устойчивости коммутационной аппаратуры, отключающей поврежденный генератор.

Формула изобретения

1. Способ ограничения тока короткого замыкания синхронного генератора, путем

фиксации начала режима короткого замыкания и последующей подачи на обмотку возбул дения стабилизирующего сигнала, компенсирующего всплеск тока в обмотке возб ждения, отличающийся тем, что,

с целью обеспечения эффективного ограничения, упомянутый стабилизирующий сигнал формируют путем инвертирования выделенного всплеска тока обмотки возбуждения.

2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее блок фиксации начала режима короткого замыкания, связанный со статором синхронного генератора и блок формирования стабилизирующсго сигнала в обмотке возбуждения генератора, связанный с блоком фиксации начала короткого замыкания и подключенный одним входом к источнику питания обмотки возбуждения, отличающееся

тем, что в цепь обмотки возбуждеиия последовательно включен размыкающий контакт с самовозвратом блока фиксации, параллельно которому через конденсатор и катодно-анодный переход диода подключен блок формирования стабилизирующего сигнала, выполненный в виде фазоинвертора. выходы которого через тиристоры подключены параллельно обмотке возбуждения, при этом в управляющие цепи тирпсторов включен замыкающий контакт блока фиксации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Котовщиков А. Л. и др. О возмол ности увеличения мощности судовой электростанции с помощью токоограннчивающих реакторов. - «Судостроение, № 11, 1966.

2.Авторское свидетельство СССР Я 546990, Н 02Н 9/02, 1976 (прототип).

-0 -0

12 8

3