8.7. Характеристики защиты от потери возбуждения
5 = 0 Рис. 8. 16. Упрощенные частотные характеристики синхронного генератора Аналогичные пояснения можно привести относительно характеристики zqs. При неизменном значении Это обстоятельство не должно затенять главную идею диаграммы рис. 8. 15, которая заключается в следующем: при полной потере возбуждения конец вектора Zp попадает в точку А; в асинхронном режиме частично возбужденного генератора конец вектора Zp перемещается также по окружности вокруг точки А, но эта окружность имеет больший радиус, например окружность q2. Поясним процесс потери возбуждения и связанный с ним факт изменения сопротивления Zp с помощью рассмотренной диаграммы. В нормальном режиме при генерации активной и реактивной мощностей вектор Zp изображается точкой N. В асинхронном режиме сопротивление Zp будет меняться по величине и фазе. Кривая, по которой перемещается конец вектора Zp, называется годографом. Если изменяется только один параметр, например угол Отсюда следует, что по виду годографа можно судить о характере асинхронного режима - возбужден генератор или нет. Это подтверждает высказанную ранее мысль о том, что сопротивление, измеряемое на выводах генератора, является весьма информативным параметром.
Еще раз напомним, что при полной потере возбуждения конец вектора Zp находится в точке А. Окружность При отрезке АВ на расстоянии от точки А равном
окружность пересекается с продолжением линии АВ за точкой А и находится
Выполняя преобразования получим
Если q > 1, то в относительных единицах Рассмотрим влияние асинхронного хода возбужденного генератора на режим всей энергосистемы. При изменении угла При малых по величине колебаниях мощности генераторы будут работать с небольшими скольжениями, причем все генераторы и система в целом может быть представлена синхронным сопротивлением Оценим величину скольжения энергосистемы при асинхронном ходе одного возбужденного генератора. Уравнение энергосистемы (агрегата) имеет вид
где Tj- постоянная времени энергосистемы (агрегата);
р D - коэффициент демпфирования; Коэффициент демпфирования
Поскольку С учетом принятых обозначений уравнение энергосистемы (8. 17) запишем в виде
Передаточная функция системы
где где
Предположим, что один генератор работает асинхронно с частотой скольжения ∆ fs. ==1Гц, т. е. 8. 7. Характеристики защиты от потери возбуждения Рассмотрим защиту, выполненную на основе измерения сопротивления на выводах генератора. Такая защита фиксирует не только сам факт выявления асинхронного режима, но и устанавливает его причину. На основе электромеханических реле сопротивления характеристику защиты выбирают в виде окружности, смещенной в область отрицательных значений х. На рис. 8. 17 показан один из наиболее распространенных вариантов характеристики с окружностью, проходящей через точки 0, 5 (кривая 1) попадает внутрь этой окружности, что приводит к срабатыванию реле.
Рис. 8. 17. Характеристики защиты от потери возбуждения
Некоторыми авторами рекомендуются различные радиусы для характеристики реле и смещение его центра по оси х. Здесь мы не будем рассматривать эти детали, а отметим основной недостаток защиты. При такой настройке возможны неверные действия защиты. Так, в случае асинхронного хода возбужденного генератора годограф 2 также может попасть в зону срабатывания реле, что наиболее вероятно при работе генератора с недовозбуждением в доаварийном режиме и потреблении им реактивной мощности (точка N*, годограф 2*). Теоретические и экспериментальные исследования подтверждают возможность неправильных срабатываний защиты.
Именно этим обстоятельством и объясняется стремление многих авторов отстроиться от ложного действия защиты путем разных рекомендаций относительно радиуса окружности и ее смещения по оси х. Радикальной мерой отстройки защиты от неправильного действия является выдержка времени порядка от одной до двух секунд. Годограф 2 проходит зону срабатывания реле от точки «a» до точки «b» быстрее этой выдержки и защита не успевает срабатывать. При потере возбуждения годограф 1 длительно находится в области срабатывания защиты и она работает правильно. Введение выдержки времени приводит к замедлению выявления потери возбуждения и, следовательно, к задержке сигнала на снижение активной мощности турбогенератора в аварийных условиях. Как было показано в параграфе 8. 1, это может привести к потере стационарного асинхронного режима с докритическим скольжением. Характеристика защиты с диаметром 0, 5 На кафедре «Электрические станции» СПбГТУ разработан вариант защиты сравнительно простой по реализации и обладающей высокими показателями по селективности и быстродействию. В основу этого варианта положены следующие соображения. Зоной малого возбуждения при заданном скольжении.
На рис. 8. 19 представлено семейство характеристик в виде окружностей Представленные характеристики позволяют лучше понять характер процесса при потере возбуждения и установить границу между возбужденным и невозбужденным состоянием генератора. Генератор может находиться в состоянии полной и частичной потери возбуждения. Даже полная потеря не является таковой в переходном режиме - при отключении источника питания ток в обмотке возбуждения затухает постепенно.
Рис. 8. 18. Зависимость зоны недовозбуждения от скольжения
Рис. 8. 19. Характеристики недовозбужденного генератора
Для повышения вероятности выявления действительной потери возбуждения необходимо рекомендовать зону срабатывания защиты с малым радиусом окружности, т. е. с малым значением Ег*, например Ег* = 0, 2. Эта окружность выделена на рисунке штриховкой. Годограф возбужденного генератора и даже генератора, имеющего Ег* > 0, 2, не может попасть в эту зону. Но это справедливо только при заданном скольжении s = 0, 5 %. Если построить подобную диаграмму для скольжения s > 0, 5 %, то годограф даже возбужденного генератора может проходить через «запретную» заштрихованную область на данном рисунке. Таким образом, даже значительное сокращение зоны срабатывания не дает полной уверенности в селективности защиты, реагирующей только на сопротивление Предложено область срабатывания защиты сократить и представить в виде эллипса 2 (рис. 8. 20), охватывающего характеристику Zd< и Zqs в зоне указанных скольжений. Кроме этого на рисунке показана характеристика 1 с диаметром kxd -0, 5
Эллиптическую характеристику годограф проходит в 8 - 10 раз быстрее. Выдержка времени не более 0, 1 с вполне достаточна для отстройки от этого режима. Предложен вариант защиты генератора от потери возбуждения с использованием двух реле сопротивления, имеющих характеристики срабатывания 1 и 2. Срабатывание реле 1 фиксирует возникновение асинхронного режима. Следующее срабатывание реле 2 на время большее, чем 0, 1 с свидетельствует о потере возбуждения. Первое реле срабатывает при углах около 180°. Окончательно защита сработает в районе 360°.
Рис. 8. 20. Эллиптическая характеристика от потери возбуждения
Защита имеет развитую логическую часть, которая обеспечивает правильное действие в более сложных ситуациях. Так, например, при потере возбуждения с медленным спадом тока ротора годограф 4 (штриховая линия) может выйти из области второй характеристики в точке к. В таком случае время пребывания годографа в зоне срабатывания может быть меньше времени 0, 1 с и защита не сработает. Однако, поскольку годограф закручивается и не пересекает характеристику 1, то логика не сбрасывает счет времени, а запоминает его. При повторном вхождении в зону 2 в точке l счет времени не начинается заново, а продолжается, что обеспечивает ускоренное срабатывание защиты. Возможны и другие сочетания, заложенные в логическую часть защиты. Более подробно этот вопрос рассматривается в параграфе 8. 8.
Воспользуйтесь поиском по сайту: ![]() ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|