Способ защиты синхронной машины от витковых замыканий

(51) 02 7/08 (2006.01) 02 11/00 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(57) Изобретение относится к электроэнергетике и предназначено для защиты синхронной машины от витковых замыканий в обмотках статора и ротора. Технический результат расширение функциональных возможностей способа защиты синхронной машины от витковых замыканий. Технический результат достигается тем, что из разности сформированных сигналов выделяется периодически изменяющийся однополярный сигнал и если его периоды следуют непрерывно, то формируется сигнал о повреждении статора, а если его периоды следуют с интервалом, то формируется сигнал о повреждении ротора синхронной машины.(72) Новожилов Александр Николаевич Волгина Екатерина Михайловна Новожилов Тимофей Александрович(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова Министерства образования и науки Республики Казахстан(56) Инновационный патент РК 21247, 2009(54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ СИНХРОННОЙ МАШИНЫ ОТ ВИТКОВЫХ ЗАМЫКАНИЙ Изобретение относится к электроэнергетике и предназначено для защиты синхронной машины от витковых замыканий в обмотках статора и ротора. Известен способ защиты синхронной машины от витковых замыканий, основанный на измерении параметров магнитного поля лобового рассеяния в торцевой зоне, а также на формировании пропорциональных ему сигналов и сигналов о замыкании (А.с. 1046853. СССР. Опубл. в бюл. 37 07.10.87). Однако этот способ не способен различать витковое замыкание в обмотках ротора от виткового замыкания в обмотке статора синхронной машины. Наиболее близкими к предлагаемому способу является способ защиты синхронной машины от витковых замыканий, основанный на измерении параметров магнитного поля лобового рассеяния в торцевой зоне, а также на формировании пропорциональных ему сигналов и сигналов о замыкании (Инновационный патент РК 21247,МПК Н 02 Н 7/08, Н 02 К 11/00. Официальный бюллетень 5, Промышленная собственность Опубл. 15.05.2009). Однако этот способ также не способен различить витковое замыкание в обмотках статора от виткового замыкания в обмотке ротора синхронной машины. Технический результат расширение функциональных возможностей способа защиты синхронной машины от витковых замыканий. Технический результат достигается тем, что из разности сформированных сигналов выделяется периодически изменяющийся однополярный сигнал и если его периоды следуют непрерывно, то формируется сигнал о повреждении статора, а если его периоды следуют с интервалом, то формируется сигнал о повреждении ротора синхронной машины. Способ защиты основан на том, что электродвижущая сила в произвольном датчике индуцируется переменными токами неподвижной обмотки статора и постоянным током во вращающейся обмотке ротора. В результате электродвижущие силы двух диаметрально расположенных датчиках от них равны по величине,а их разность равна нулю. Замыкание витков обмотки статора в области расположения одного из датчиков вызывает в них токи, которые многократно превосходят токи в этих витках до виткового замыкания. В результате электродвижущая сила этого датчика увеличится. Таким образом, разность электродвижущих сил датчиков не будет равна нулю. При этом периоды однополярного сигнала от этой разности будут следовать непрерывно. При витковом замыкании в обмотке ротора ток в замкнувшихся витках становится равным нулю, а намагничивающая сила этого полюса и электродвижущая сила,индуцируемая им последовательно во всех датчиках уменьшится. В результате разность электродвижущих сил датчиков также не будет равна нулю, но при этом периоды однополярного сигнала от этой разности будут следовать с интервалами. Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое техническое решение отличается от известных технических решений последовательностью операций, так как из разности сформированных сигналов измеренных параметров выделяют периодически изменяющийся однополярный сигнал и если его периоды следуют непрерывно, то формируется сигнал о повреждении статора, а если его периоды следуют через интервал,то формируется сигнал о повреждении ротора синхронной машины. Сравнение заявляемого технического решения с известными техническими решениями показывает,что приведенные операции известны. Однако использование их в указанной связи проявляет в заявляемом способе новые свойства. На фиг.1 приведена блок-схема устройства,реализующего предлагаемый способ, где в торцевой зоне синхронной машины 1 размещают датчики 2 и 3 для измерения индукции магнитного поля. Эти датчики подключены к входам блока 4 выделения разности сигналов электродвижущих сил датчиков 2 и 3. Выход блока 4 через блок 5 выделения однополярного сигнала из разности сигналов и блок логики 6 присоединяется к входам первого 7 и второго 8 пороговых элементов. Выходы пороговых элементов 7 и 8 подключены к блоку 9 индикации и блоку 10 формирования отключающего сигнала. Выход блока 10 подключается к цепи отключения выключателя 11 и автомату гашения магнитного поля синхронной машины. На рисунке он не показан. Датчики 2 и 3 магнитного поля могут выполняться,например,в виде катушек индуктивности. Блок 4 выделения разности сигналов этих датчиков представляет собой схему сравнения двух электрических сигналов, блок 5 двухполупериодный выпрямитель, а блок 6 может быть выполнен в виде двух реле с различным временем возврата. Первый 7 и второй 8 пороговые элементы также могут выполняться в виде реле, но с фиксируемым порогом срабатывания. Блок 9 индикации можно представить в виде трех светодиодов. Блок 10 формирования отключающего сигнала представляет собой промежуточное реле,контакты которого подключены к отключающей цепи выключателя 11. На фиг.2 и фиг.3 линиями 12 и 13 показаны осциллограммы электродвижущих сил датчиков 2 и 3 в нормальном эксплуатационном режиме работы синхронной машины, а линиями 14 и 15 осциллограммы электродвижущих сил этих датчиков 2 и 3 при витковом замыкании в обмотке статора и ротора в синхронной машине 1. Кроме того, на фиг.2 и фиг.3 линиями 16 и 17 показан однополярный сигнал разности величин электродвижущих сил этих датчиков при витковом замыкании в статоре и в роторе. В произвольном эксплуатационном режиме работы синхронной машины 1 симметричные неподвижная обмотка статора с переменным током и вращающаяся обмотка ротора с постоянным током индуцируют в датчиках 2 и 3 равные по величине электродвижущие силы. Поэтому абсолютная величина их разности на выходе блока 4, а следовательно и сигнал на выходе блока 5 будет равен нулю. В результате блок 9 индикации высвечивается сигнал номинальный режим и синхронная машина 1 остается в работе. При витковом замыкании в катушечной группе обмотки статора синхронной машины 1 у датчика 2 ток в замкнувшихся витках значительно превосходит свое доаварийное значение, а его электродвижущая сила значительно увеличивается. Поэтому на выходе блока 5 появится абсолютная величина разности электродвижущих сил датчиков 2 и 3, вид которой соответствует линии 16. При этом блок логики 6 подает сигнал на вход блока 7. И если этот сигнал превышает порог срабатывания блока 7,то этот блок подает сигнал на блок 9 индикации и блок 10 формирования отключающего сигнала. При этом блок 9 высветит витковое замыкание обмотки статора, а блок 10 сформирует сигнал на отключение выключателя 11. Синхронная машина 1 отключится от сети. При витковом замыкании в одном из полюсов обмотки ротора синхронной машины 1 ток в замкнувшихся витках отсутствует,а его намагничивающая сила уменьшится. В результате электродвижущая сила датчика, мимо которого проходит поврежденный полюс также уменьшится. Поэтому на выходе блока 4 также появится абсолютная величина разности электродвижущих сил датчиков 2 и 3, вид которой соответствует линии 17. При этом блок логики 6 подает сигнал на вход блока 8. И если этот сигнал превышает порог срабатывания блока 8, то этот блок подает сигнал на блок 9 индикации и блок 10 формирования отключающего сигнала При этом блок 9 высветит витковое замыкание обмотки ротора, а блок 10 сформирует сигнал на отключение выключателя 11. Синхронная машина 1 отключится от сети. Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа заключается в сокращении размеров повреждений обмотки статора и элементов конструкции синхронной машины, а следовательно в уменьшении времени и стоимости е послеаварийного ремонта. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ защиты синхронной машины от витковых замыканий, основанный на измерении параметров магнитного поля лобового рассеяния в торцевой зоне, а также на формировании пропорциональных ему сигналов и сигналов о замыкании, отличающийся тем, что из разности сформированных сигналов выделяется периодически изменяющийся однополярный сигнал и если его периоды следуют непрерывно, то формируется сигнал о повреждении статора, а если его периоды следуют с интервалом, то формируется сигнал о повреждении ротора синхронной машины.