Способ защиты обмотки ротора синхронного генератора от перегрузки током Советский патент 1981 года по МПК H02H7/06 H02H5/04 

. t

Изобретение относится к электротехнике, а именно к релейной защите от ненормальных режимов синхронных генераторов, и предназначено для предотвращения недопустимого перегрева обмотки ротора при Токовой перегрузке. .

В связи с необходимостью предупреждения повреждения изоляции обмотки ротора от чрезмерного нагрева ее пс)вышенным током для мощных синхронных генераторов 100 МВт и выше с непосредственным охлаждением проводников обмоток статора и ротора обязательна установка автоматически действующей защиты ротора от перегрузки его током.

Известен способ защиты обмотки ротора с независимой выдержкой времени, реаги у101цей на напряжение на зажимах ротора Up, пропорциональное току- ротора Dp . Напряжение срабатывания защиты выбирается исходя из такой, величины тока ротора, при ко.торой ликвидация перегрузки персо(налом невозможна из-за малого значе. ния допустимого времени перегрузки (по тепловой характеристике ротора)

, (О где К j . - кратность перегрузки, которая выбирается равной l.t-I.S; рн нормальное значение тока

возбуждения. А;

10

RP - сопротивление обмотки ротора. Ом.

При этом выдержка времени защиты выбирается исходя из максимально возможного перегрузочного значения тока ротора .

Метод является несовершенным в своей основе, так как не учитывает действительного характера процесса нагрева ротора при перегрузке и при20водит к излишнему срабатыванию защиты при температурах обмотки ротора, значительно меньших предельно допустимой . 3 Наиболее близким к предлагаемому является способ токовой защиты от пе регрузки ротора с интегрально зависимой характеристикой выдержки време ни, заключающийся в том, что в процессе работы генератора контролируют ток ротора и, когда ток ротора 1р превышает некоторое заранее установленное значение In 1рн; начинают отсчет времени и сравнивают его с допустимым временем перегрузки, опре деляемым по формуле АОП - константа, зависящая от типа и параметров генератора, с; ..4 - константа, зависящая от диапазона токов ротора; Тр --1- ток ротора в процессе п -рн регрузки, с.е. Если время с момента наступления перегрузки превышает величину tдQp, с первой ступенью вырабатывается команда на развозбуждение, со второй - на отключение генератора 2. . Недостатком известного способа яв ляется неполное использование перегрузочной способности ротора из-за неучета реального теплового режима обмотки ротора до наступления перегрузки, а также из-за неучета изменения теплоотдачи в окружающую среду с ростом температуры в перегрузочном .режиме. Это обстоятельство моксет при вести к преждевременному, а также к излишнему срабатыванию защиты. Цель изобретения - более полное использование перегрузочной способности ротора,. Поставленная цель достигается тем что в известном способе осуществляют косвенный контроль температуры об мотки ротора как в исходном режиме д наступления перегрузки, так и в последующем перегрузочном режиме. Причем температуру обмотки potopa в ис одном режиме определяют по результатам измерений тока и напряжения ротора, а в режиме перегрузки - по результатам решения дифференциального управления нагрева обмотки ротора в темпе процесса (а реальном масштабе времени) с учетом изменения тока ротора, теплоотдачи и температурного изменения сопротивления обмотки, Для достижения указанной цели начальную температуру в режиме, непосредственно предшествующем перегрузочному режиму, определяют по напряжению на обмотке возбуждения U ро и току в этой обмотке I с помощью выражения + 15 которое вытекает из известного соотношенияRp(8) -vot (G- 15), (3) - Upo где R, -сопротивление обмат.ки ротора в начальном режиме. Ом;-температурный коэффициент, - ; -сопротивление обмотки ротора при температуре , С. После наступления перегрузки, которую фиксируют по превышению током ротора наперед заданного пускового значения (уставки по току), решают совместно в реальном масштабе времени дифференциальное управление нагрева обмотки ротора синхронного генератора (©-% с с ° -удельная теплоемкость материала обмотки; -масса обмотки, кг; -площадь поверхности охлаждения обмотки, см ; -общий коэффициент теплоотда . -текущее значение температуры обмотки,С; охл температура охлаждающей среды, С и алНебраическое уравнение (3), учитывающее изменение сопротивления обмотки ротора Rp(0) при изменении .температуры обмотки в процессе перегрузки. Непосредственно измеряемым параметром в перегрузочном режиме, используемым при решении уравнений (З) и (4), является ток ротора 1р Текущее Значение температуры обмотки ротора, полученное в результате решения уравнения (k), сравнивают с заданными значениями (установками по температуре), При достижении температурой обмотки первой уставки роизводят выдачу команды на развозуждение генератора, а при достижеии предельно допустимого значения емпературы - на его отключение.

Предлагаемый способ осуществляется с помощью известных аналоговых .ил цифровых решающих элементов для создания устройств защиты, выполненных на базе полупроводниковой техники. Возможна также его программная реализация с помощью управляющих цифровых вычислительных машин автоматизированной системы управления технологических процессов электрических станций.

Наличие в описываемом способе контроля температуры в обмотке ротора до наступления перегрузки, ее кон роль в перегрузочном режиме с учетом теплоотдачи в окружающую среду, а также учет изменения сопротивления обмотки в зависимости от температуры последней позволяет более полно использовать перегрузочную способность

ротора.,

I

Формула изобретения

Способ защиты обмотки ротора синхронног.о генератора от перегрузки током, при котором контролируют ток обмотки возбуждения, сравнивают его с уставкой и формируют выходной сигнал защиты на развозбуждение генератора, отличающийся тем.

что, с целью более полного использования перегрузочной способности ротора, дополнительно измеряют в исходном режиме напряжение на обмотке возбуждения, при достижении током возбуждения значения уставки фиксируют начало перегрузочного режима, а по результатам измерений тока и напряжения обмотки фиксируют начальную температуру обмотки, после превышения током возбуждения значения уставки по результатам периодических или непрерывных измерений тока возбуждения осуществляют косвенный контроль температуры обмотки путемрешения в реальном масштабе времени дифференциального уравнения нагрева обмотки ротора с учетом температурного изменения теплоотдачи в окружающую среду и температурного изменения сопротивления обмотки, сравнивают полученное текущее значение температуры с уставками по температуре, при достижении температурой обмотки значений уставок вырабатывают команды на развозбуждение генератора, его отключение.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Чернобровов Н.В. Релейная защита, М., Энергия, IS, с. 511.

2.Там же, с. 510.