在线天堂中文在线资源网_少妇高潮喷水在线观看_午夜福利一区二区三区在线观看_国产在线国偷精品免费看_亚洲国产欧美在线观看

      

　　在精確分析發(fā)電機過負荷熱模型的基礎上，根據定子繞組熱平衡過程，充分考慮繞組的散熱影響，提出了新型數字式反時限過流保護判據，克服了傳統(tǒng)反時限過流保護的缺點，提高了保護性能。

　　大型發(fā)電機的材料利用率高，熱容量與銅損之比、熱時間常數均比較小，相對過負荷能力就較低，易因過負荷引起繞組溫升過高，影響機組的正常壽命，嚴重時造成發(fā)電機故障，所以必須裝設過負荷保護。

　　按照有關規(guī)定，定子繞組為直接冷卻且過負荷能力較低的發(fā)電機必須裝設與其過負荷能力相適應的具有反時限特性的過流保護，且能反應電流變化時發(fā)電機熱積累過程。常用的反時限過流保護繼電器有電磁型、靜態(tài)型和數字式等。在電磁型繼電器中，熱積累過程是采用圓盤的轉動來完成的（其轉動速度取決于定子電流的數值），轉盤在電流達到啟動電流值時開始轉動，轉動中圓盤的位置對應于熱積累的輸出，由于轉動慣性的影響，其動作誤差較大且易誤動。靜態(tài)型繼電器是通過對電容的充放電來模擬定子繞組的熱積累和散熱，但在電流較大時，動作時間要達到一定的精度比較困難。隨著發(fā)電機變壓器微機保護技術的不斷成熟，數字式發(fā)電機反時限過流保護也得到普遍應用。但目前數字式發(fā)電機反時限過流保護采用的依然是傳統(tǒng)保護的原理。通過分析其原理及存在的局限，得出了一種更精確的保護判據。

　　1導體發(fā)熱模型的物理描述根據熱平衡原理，在一定時間內，導體產生的部分熱量將儲藏在物體中并使該物體溫度升高，另一部分將散失在冷卻介質中。設Q為該導體在每秒內產生的熱量，單位為Wc為該導體的比熱，即將1 kg物質溫度升高1℃時所需熱量的焦耳數，單位為J/（kg？℃）S為導體冷卻表面，單位是m散熱系數，即單位面積、單位溫差、單位時間內所散發(fā)熱量的焦耳數，單位為W/（m常數θ為溫升，即導體溫度與冷卻介質溫度之差，單位是℃G為該物體的重量，單位為kg.在dt時間內，則有下述公式成立：方程（1）的右側第一項為物體溫升dθ所吸收的熱量，第二項為dt時間內對冷卻介質的散熱。

　　設導體在t =0時的溫升為θ0，則微分方程（1）的解為式中τ為導體發(fā)熱時間常數（s），τ=為導體穩(wěn)定溫升（℃），θ從上可以看出，導體發(fā)熱時，溫度呈指數特性升τ，導體開始冷卻，其溫度亦按同樣規(guī)律下降，直至和冷卻介質溫度相同。

　　對于定子繞組而言，單位時間產生的熱量Q = R（R為定子繞組的電阻， I為定子電流）。

　　2傳統(tǒng)反時限過流保護原理及局限性國內發(fā)電機定子繞組過負荷保護常采用判據為式中I為反時限啟動值A為發(fā)電機承受的過熱能力。

　　如果發(fā)電機運行在額定狀態(tài)下，那么繞組的溫升將達到穩(wěn)定值，這時繞組所產生的熱量，經冷卻表面散到外界中去。如果在額定狀態(tài)下再發(fā)生短時過負荷，假設相對于額定損耗的熱量，仍然經冷卻介質向外散發(fā)。超過額定狀態(tài)下的損耗所產生的熱量全部用于繞組的溫升而不對外散熱，即繞組在過負荷電力自動化設備時呈現絕熱狀態(tài)。那么，有以下公式成立：（額定溫升），則微分方程（5）的解為當繞組溫升θ超過其所允許的最高溫升θ保護動作，即判據為θ≥θmax，保護動作時間為對照傳統(tǒng)反時限保護的動作判據（3），可得在微機保護中， A表示第K個采樣間隔時繞組的熱積累值I時電流標幺值T為采樣間隔），其動作判據為A定子繞組有一層絕緣包裹著，發(fā)電機容量越大，電壓等級就越高，相應的絕緣層也就越厚。對于非直接冷卻的發(fā)電機，由于繞組絕緣的熱阻效應和鐵芯質量大而發(fā)熱緩慢，以致繞組最初發(fā)熱時與鐵芯間存在著熱絕緣。但對于直接冷卻的發(fā)電機（一般為大型發(fā)電機），雖然定子繞組與鐵芯間短時間內存在熱絕緣，但其冷卻介質（如水、氫）直接與繞組接觸，不存在短時間的熱絕緣現象，所以傳統(tǒng)判據更顯得保守。在某些條件下，有著明顯的不合理性，例如發(fā)電機在低負荷運行和額定負荷運行時，對于同一過負荷電流，按照傳統(tǒng)判據，其動作時間一樣而實際中，這兩種負荷運行時繞組前者的溫升明顯小于后者，在同一過負荷電流下升至繞組的動作溫升的時間，前者應該大于后者。

　　3新的判據由于發(fā)電機反時限過流保護主要用于直接冷卻式的大型發(fā)電機，所以如果不考慮繞組導體散熱作用。該保護在動作特性上就不能充分發(fā)揮發(fā)電機的過載能力。

　　發(fā)電機由熱傳導互不相同的各部分組成，其發(fā)熱過程極為復雜，且電機內部常有幾個不同的熱源，使各部分同時發(fā)熱。因此，精確地計算電機內部的熱量交換情況非常困難。為使問題簡化，假設發(fā)電機的每一部分各點之間沒有溫差，且沿著表面各點的散熱情況都相同。

　　發(fā)電機在額定運行時繞組達到穩(wěn)定溫升，此時發(fā)電機的銅耗等于繞組的對外散熱，所散熱量主要由兩部分組成：繞組通過冷卻介質（如水、氫等）散發(fā)的熱量和通過鐵芯對外的散熱。設在過負荷過程中，定子鐵芯、冷卻介質溫度保持不變，則式中a為繞組對鐵芯、冷卻介質的散熱系數分別為繞組對鐵芯、冷卻介質的散熱面積θ分別為鐵芯、冷卻介質的溫度θ，θ分別為繞組的溫度、額定溫度。

　�。�7）式左側第一項為繞組對鐵芯的散熱，第二項為繞組對冷卻介質的散熱。

　　額定狀態(tài)下，定子銅耗等于繞組的對外散熱，有以下公式成立：2，根據熱平衡原理，有以下等式成立：式中c為定子繞組的比熱G為定子繞組的重量a為定子繞組的散熱系數S為定子繞組與介質的等效接觸面積，θ為繞組溫度。

　　將其寫成差分方程，并設Δt =T為采樣周期），則式中θ分別為第K ，K 1個采樣間隔繞組的溫度與額定溫度之差。

　　整理得方程兩邊都除以I令B R，則上式變?yōu)樵陬~定狀態(tài)下B =0 ，假設初始狀態(tài)為額定負荷，若I 1時，從式（13）可以看出B值為正且逐漸上升，并且穩(wěn)定于（I負，且逐漸減小，最終穩(wěn)定于（I 1）τ。對照傳統(tǒng)發(fā)電機反時限過流保護的A值的定義，可知A K.對應穩(wěn)定負荷時，就有一穩(wěn)定的熱積累值，根電力自動化設據式（13），負荷的變化熱積累值也隨之而改變，當滿足動作判據B≥A時，保護動作。

　　根據I的物理含義：發(fā)電機允許長時間運行的電流標幺值，即在此電流下的穩(wěn)定熱積累值等于發(fā)電機規(guī)定的A值，超過此電流值，保護將動作。

　　由此可得：求得τ代入遞推公式（13），就可得到不同時間的熱積累值。

　　上述的推導是建立在冷卻介質溫度保持不變的前提下。事實上，定子鐵芯的溫度在整個過負荷過程中是變化的，隨著繞組溫度的不斷升高，繞組與鐵芯溫差加大，鐵芯溫度開始升高。由于繞組的溫度變化是動態(tài)的過程，鐵芯所感受繞組的熱量也是變化量，所以計算鐵芯的溫度比較困難。從式（6）可以看出，不考慮鐵芯溫度的升高，所計算繞組通過鐵芯散發(fā)的熱量大于實際值，但由于鐵芯的發(fā)熱時間常數比較大，所以其溫度上升較緩慢，且直冷式發(fā)電機對外的散熱主要靠冷卻介質的熱傳導另外，不考慮定子繞組電阻及比熱的溫度效應，在一定程度上彌補了鐵芯溫度升高的影響。

　　初始狀態(tài)不同，則同一過負荷電流下動作時間不一樣。從遞推公式（14）可得出，初值不同，熱積累達到某一動作值的時間就不同，較符合實際情況。

　　4兩種判據的動作特性比較=1 .2，將判據1（傳統(tǒng)判據）和判據2（新判據）的計算結果繪成如圖1所示曲線，從中可看出， I 2時，兩判據的動作特性相差不大I 2時，判據2的動作時間明顯大于判據1.

　　5結論通過對傳統(tǒng)反時限過流保護的原理和定子繞組發(fā)熱模型的研究，根據電機熱平衡原理，一定程度考慮了繞組的散熱特性，提出了較為合理及方便整定的適用于微機保護實現的新判據，比傳統(tǒng)保護原理有了一定的改進。這種判據還可以進一步發(fā)展，適用到發(fā)電機負序反時限保護及勵磁繞組過負荷保護等。