Защита ротора от перегрузок током возбуждения

Защита применяется при наличии трансформаторов тока в системе возбуждения. Принцип построения защиты и выбор параметров срабатывания аналогичен защите от симметричных перегрузок. Защита должна действовать с двумя выдержками времени. При этом с меньшей выдержкой времени от защиты должна производиться разгрузка ротора, а с большой отключение генератора. Для роторов с бесщеточной системой возбуждения используется защита ротора от перегрузок током возбуждения с преобразователем тока ротора. Защита подключается на фазные токи и линейные напряжения на выводах генератора. По току и напряжению статора защита определяет ток ротора. При этом должны быть правильно заданы параметры срабатывания преобразователя тока ротора. Для этого на этапе выбора состава защит проектировщики запрашивают характеристики короткого замыкания, холостого хода и другие параметры генератора. По этим данным выбираются параметры срабатывания преобразователя тока ротора (см. диаграмму Потье).

Векторная диаграмма Потье синхронного генератора

1 – кусочно-аппроксимированная характеристика х.х. генератора;

2 – характеристика короткого замыкания (к.з.) генератора;

3 – характеристика к.з. генератора без учета составляющей jx_Р*∙I_СТ*.

Как определить ток ротора по д. Потье:

Нам известны напряжение и ток статора, его номинальные параметры (сопротивления x_d, x_q, ОКЗ – отношение I⁽³⁾/I_ном, где I⁽³⁾ – ток 3-ф КЗ на выводах статора при номинальном токе возбуждения холостого хода, сопротивление рассеяния активное и индуктивное сопротивление ротора).

Откладываем от 0 ток статора I_ст, поворачиваем его до оси ординат, по току статора с помощью характеристики КЗ без сопротивления рассеяния X_р (зависимость тока статора от тока ротора) находим ток возбуждения I_а, нужный для создания такого тока статора (нужной ЭДС с учётом падения напряжения на статоре).

Откладываем напряжение на выводах статора на оси ординат, прибавляем к нему падение напряжения за счёт рассеяния, получаем ЭДС, нужную для создания данного напряжения (при отсутствии тока). С помощью характеристики холостого хода (х.х.х.) получаем величину тока ротора I_б, необходимого для создания данного напряжения при отсутствии тока.

Далее, чтобы получить полный ток ротора, нам необходимо векторно сложить составляющие, необходимые для создания данного напряжения и данного тока. Нахождение угла тока I_а: зная сопротивление статора, можем определить падение напряжения в статоре. Т.к. рассматриваем составляющую тока ротора, отвечающую чисто за ток в статоре, вызывающая ток ЭДС будет противоположна этому падению напряжения. МДС будем под углом 90^о опережать ЭДС по закону ЭМ индукции; ток ротора сонаправлен с МДС. Считаем сопротивление статора чисто индуктивным, тогда падение напряжения опережает ток статора на 90^о, ЭДС отстаёт от тока статора на 90^о. МДС и ток ротора опережают ЭДС на 90^о, поэтому сонаправлены с током статора Угол тока I_б находим, отстраивая его от ЭДС на 90 градусов, считая магнитное сопротивление чисто индуктивным.