Устройство для защиты обмоток генератора от тепловых повреждений

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОБМОТОК ГЕНЕРАТОРА ОТ ТЕПЛОВЫХ ПОВРЕВДЕНИЙ , содержащее блок входных преобразователей , подключенный входами к выходам измерительных трансформаторов тока в цепях обмоток статора и ротора и напряжения в цепи обмотки статора , три фильтра симметричных составляющих , входыпервых двух из которых подключены к первому выходу блока входных преобразователей, а вход третьего соединен с вторым выходом этого же блока, три интегратора, первые входы которых через блоки обратной связи соединены со своими выходами,три выходных блока, первые входы которых подключены к входам соответствующих интеграторов, блок коррекции уставки , выход которого соединен с вторым входом соответствукяцего выходного блока, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности в работе и облегчения ее настройки, в него введены шесть перемножителей и два функциональных преобразователя температурасопротивление , причем входы первого перемножителя подключены к выходу фильтра симметричньк составлякнцих тока обратной последовательности, а его выход - к одному из входов каждого из трех интеграторов и входу блока коррекции уставки, входы второго перемножителя соединены с выходом фильтра симметричных составляющих тока прямой последовательности, вхо (Л ды третьего перемножителя подключены к третьему выходу блока входных преобразователей , входы четвертого перемножителя подключены к выходу фильтра симметричных составляющих напряжения прямой последовательности, а его вь:ход - к одному из входов каждого из трех интеграторов, первый вход пятого Од перемножителя соединен с выходом со первого функционального преобразова4i теля температура - сопротивление, вход которого подключен к выходу интегратора, формирукяцего сигнал, пропорциональный превышению температуры обмотки статора, первьй вход шестого перемножителя соединен с выходом третьего перемножителя, а второй вход соединен с выходом второго функционального преобразователя температура - сопротивление, вход которого подключен к выходу интегратора , формирующего сигнал, пропорциональный превышению температуры обмоток ротора.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (! 9);11) 4(!) Н 02 Н 7/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3555143/24-07 (22) 21.02.83 (46) 23.06.85. Бюл. Ф 23 (72) В.К.Ванин и В.В.Сарычева (71) Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. М.И.Калинина (53) 621.316.925 (088.8) (56) Федосеев А.M. Релейная защита электрических систем. М., "Энергия", !

976, с. 405-406.

Электротехнический справочник.

Под. общ. ред. П.Г.Грудинского и др.

5-е изд., испр. Т.2. M., "Энергия", 1975, с. 608.

Авторское свидетельство СССР

Р 886131, кл. Н 02 Н 7/06, 1980.

Авторское свидетельство СССР по заявке !! 3365306/24-07, кл. Н 02 Н 7/06, 1981. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОБМОТОК ГЕНЕРАТОРА ОТ ТЕПЛОВЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ, содержащее блок входных преобразователей, подключенный входами к выходам измерительных трансформаторов тока в цепях обмоток статора и с, ротора и напряжения в цепи обмотки статора, три фильтра симметричных составляющих, входы первых двух из которых подключены к первому выходу блока входных преобразователей, а вход третьего соединен с вторым выходом этого же блока, три интегратора, первые входы которых через блоки обратной связи соединены со своими выходами, три выходных блока, первые входы которых подключены к входам соответствующих интеграторов, блок коррекции уставки, выход которого соединен с вторым входом соответствующего выходного блока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности в работе и облегчения ее настройки, в него введены шесть перемножителей и два функциональных преобразователя температурасопротивление, причем входы первого перемножителя подключены к выходу фильтра симметричных составляющих тока обратной последовательности, а его выход — к одному из входов каждого иэ трех интеграторов и входу блока коррекции уставки, входы второго перемножителя соединены с выходом фильтра симметричных составляющих тока прямой последовательности, входы третьего перемножителя подключены к третьему выходу блока входных преобразователей, входы четвертого перемножителя подключены к выходу фильтра симметричных составляющих напряжения прямой последовательности, à его выход — к одному из входов каждого из трех интеграторов, первый вход пятого перемножителя соединен с выходом первого функционального преобразователя температура — сопротивление, вход которого подключен к выходу интегратора, формирующего сигнал, пропорциональный превышению температуры обмотки статора, первый вход шестого перемножителя соединен с выходом третьего перемножителя, а второй вход соединен с выходом второго функционального преобразователя температура — сопротивление, вход которого подключен к выходу интегратора, формирующего сигнал, пропорциональный превышению температуры обмоток ротора. ляющих, перемножители 6 и 9, функциональный преобразователь 12 температура — сопротивление, интегратор— сумматор 15 с блоком 18 обратной связи, выходной блок 21; а также канал защиты обмотки ротора, содержащий перемножители 7 — 10, .функциональный преобразователь 13 температура — сопротивление, итнеграторсумматор 16 с блоками 19 обратной связи и выходной блок 22.

Схема формирования мощности потерь в стали статора, содержащая фильтр 4 симметричных составляющих и перемножитель 8, является общей для всех трех каналов.

Сигналы, поступающие от блока 1 выходных преобразователей, проходят последовательно через фильтры 2 — 4 симметричных составляющих, перемножители 5-8, на выходах которых сигналы пропорциональны: для блока 5 значению тока обратной последова 2 тельности статора в квадрате (Iz) для блока 6 — значению тока прямой последовательности статора в квадрате (I ) для блока 7 — значению

Z тока возбуждения в квадрате (Т ); для блока 8 — значению напряжейия прямой последовательности статора в квадрате (U ).

Сигналы с выходов перемножителей

5 и 8 поступают на соответствующие входы интеграторов-сумматоров 14-16 с блоками 17-19 обратной связи, каждый со своим коэффициентом передачи, а сигналы с выходов перемножителей

6 и 7 — на соответствующие входы перемножителей 9-10, осуществляющих

35 формирование сигналов, пропорциональных мощностям потерь в обмотках статора и ротора соответственно с учетом изменения их сопротивления. Сигналы с перемножителей 9-10 поступают на соответствующие входы интеграторов-сумматоров 15 и 16. Таким образом на выходе каждого интеграторасумматора формируется сигнал, пропорциональный превышению температуры определенной активности части генератора над температурой охлаждающей среды. С выходов интеграторов-сумматоров 15 и 16 сигналы поступаютна функциональные преобразователи 12 и 13 температура-сопротивление соответственно, на выходах которых формируются сигналы, пропорциональные сопротивлениюобмоток в зависимостиот температуры.

1 1163410

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты активных частей генератора (обмоток ротора и статора, бочки ротора) от тепловых повреждений при возникновении анормальных электрических режимов °

Цель изобретения — повышение точности в работе устройства путем учета влияния изменения сопротивления 10 обмоток ротора и статора при нагревании .на изменение превышения температуры этих обмоток над температурой охлаждающей среды и соответствующим изменением обработки сигналов,. а о также облегчение ее настройки.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства для защиты обмоток генератора от теп ловых повреждений.

Устройство содержит блок 1 выходных преобразователей, который может быть построен на основе шунтов, резистивных делителей напряжения и операционных усилителей, фильтры.

2-4 симметричных составляющих, построенные на основании операционных усилителей в сочетании с пассивными

R-С цепями, перемножители 5-10, пред ставляющие собой серийно выпускаемые перемножители в интегральном исполнении типа 525ПС, блок 11 коррекций уставки — типовой блок, воспроизводящий функцию A=f(I ), функциональные преобразователи 12 и 13 температура — сопротивление, которые в случае линейной зависимости реализуются на основе суммирующего усилителя с двумя входами, на один из которых подан постоянный сигнал, пропорциональный сопротивлению обмотки при температуре охлаждающей среды, а на второй поступает переменный сигнал, интеграторы — сумматоры 14-16 с блоками 17-19 обратной связи, выходные блоки 20-22, состоящие из компараторов.

В составе предлагаемого устройства общим для которого является блок входных преобразователей, можно 50 выделить три канала: канал защиты бочки ротора, содержащий фильтр 2 симметричных составляющих, перемножитель 5, блок 11 коррекции уставки, интегратор-сумматор 14 с блоком 17 55 обратной связи и выходной блок 20; канал защиты обмотки статора, содержащий фильтр 3 симмметричных состав- 1163

Выходные сигналы интеграторовсумматоров поступают на соответствующие входные блоки 22-20, где сравниваются с уставками, одна из которых пропорциональна длительно допустимому 5 превышению т емпературы определенной активности части генератора, а другая— максимально домустимому превышению температуры той же активной части.

При этом для канала защиты бочки 10 ротора уставка, пропорциональная максимально допустимым превышениям температуры, значительно зависит от кратности тока обратной последовательности. Для получения этой зави- 15 симости выходной сигнал с блока 11 коррекции уставки подается на вход выходного блока 20, что позволяет автоматически корректировать уставку в зависимости от значения тока 20 обратной последовательности.

Вследствие аналогичной работы каналов рассмотрим функционирование устройства на примере канала защиты обмотки статора. 25

Синусоидальный сигнал, пропорциональный току прямой последовательности статора, с выхода фильтра 3 симметричных составляющих поступает На входы перемножителя 6, на выходе ко- 50 торого получаем сигнал, пропорциональный квадрату тока прямой последовательности статора. Выходной сигнал перемножителя 6 поступает на первый вход перемноЪителя 9, на второй вход которого поступает сигнал, пропорциональный сопротивлению обмотки статора, с функционального преобразователя 12 температура — сопротивление.

Зависимость активного сопротивления 0 обмотки статора от температуры определяется выражением

„=г.(1 1, где г — сопротивление обмотки при 45

hQ текущем значении превышения температуры, Ом; — сопротивление обмотки при температуре охлаждающей среды, Ом; 50 с — температурный коэффициент меди, 1/град;

hV — превышение температуры обмоток над температурой охлаждающей среды, град, 55 и реализуется с помощью блока 12, являющегося сумматором, на один из выходов которого подается постоянныйd д7 Р=КГ V+CG

Т

dE дР где мощность, выделяющаяся в обмотке, Вт; коэффициент теплоотдачи от обмотки в охлаждающую среду, Вт/см град; поверхность охлаждения обмотки, см ; превышение температуры обмотки над температурой охлаждающей среды, град; удельная теплоемкость обмотки, Вт/кг,град; масса обмотки, кг; время, с.

К

F—

В резулвтате на выходе интегратора в отличие от известного получаем превышение температуры с учетом влияния сопротивления от температуры.

С выхода интегратора 15 сигнал поступает на вход выходного блока

410 4 сигнал, пропорциональный г -, а на второй — выходной сигнал интеграторасуммач ора 15, пропорциональный превышению температуры обмотки статора над окружающей средой с коэффициентом передачи М г,. При температуре обмотки статора, равной температуре окружающей среды, сигнал, поступающий на второй вход сумматора, hg =О, и на его выходе формируется сигнал, пропорциональный сопротивлению обмотки r„

С увеличением температуры обмотки сопротивление увеличивается на значение переменной составляющей

r g ь7 и на выходе сумматора 12 о формирует сигнал, пропорциональный

r = r (1 +сс KY ). Ha выходе перемножителя 9 получаем сигнал, пропорциональный мощности потерь в обмотке статора P = r 1, где — ток прямой последовательности статора.

Выходной сигнал перемножителя 9 поступает на вход интегратора 15, на другие входы которых поступает сигнал обратной связи и сигналы, пропорциональные мощности потерь, выделяющихся в других активных частях генератора. Результирующий сигнал в виде напряжения, пропорционального составляющим всех потерь

О

bP образуется с помощью интегратоУ ра согласно уравнению

1163410

2t где сравнивается с уставками, первая из которых пропорциональна длительно допустимому, а вторая— аткл.

Разгрузка аткл., Разлука а аткл. азгауэка

Составитель Т. Щеголькова

Редактор Н Бобкова Техред З.пал„й корректор Е.Рошко

Заказ 4110/52 Тираж 620 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д,4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная,4

В

В 3 ф Ц и

<з максимально допустимому превышению температуры обмотки ста— тора.