VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ

Transkript

1 VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ ÚSTAV ELEKTROENERGETIKY FACULTY OF ELECTRICAL ENGINEERING AND COMMUNICATION DEPARTMENT OF ELECTRICAL POWER ENGINEERING CHRÁNĚNÍ GENERÁTORU PŘI ZTRÁTĚ BUZENÍ BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR S THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR JIŘÍ ČÁSLAVA BRNO 010

2 VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Ústa elektroenergetiky Bakalářská práce bakalářský studijní obor Silnoproudá elektrotechnika a elektroenergetika Student: Jiří Čáslaa ID: Ročník: 3 Akademický rok: 009/010 NÁZEV TÉMATU: Chránění generátoru při ztrátě buzení POKYNY PRO VYPRACOVÁNÍ: 1 Teoretický rozbor asynchronního chodu generátoru Princip ochrany při ztrátě buzení generátoru 3 Konfigurace a nastaení ochrany při ztrátě buzení pro laboratorní generátoroé soustrojí 4 Testoání ochranné funkce terminálu pomocí laboratorního generátoroého soustrojí DOPORUČENÁ LITERATURA: podle pokynů edoucího práce Termín zadání: 8010 Termín odezdání: Vedoucí práce: doc Ing Jaroslaa Orságoá, PhD doc Ing Čestmír Ondrůšek, CSc Předseda oboroé rady UPOZORNĚNÍ: Autor bakalářské práce nesmí při ytáření bakalářské práce porušit autorská práa třetích osob, zejména nesmí zasahoat nedooleným způsobem do cizích autorských prá osobnostních a musí si být plně ědom následků porušení ustanoení 11 a následujících autorského zákona č 11/000 Sb, četně možných trestněpráních důsledků yplýajících z ustanoení části druhé, hlay VI díl 4 Trestního zákoníku č40/009 Sb

3 Bibliografická citace práce: ČÁSLAVA, J CHRÁNĚNÍ GENERÁTORU PŘI ZTRÁTĚ BUZENÍ BRNO: VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ, FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ, S VEDOUCÍ BAKALÁŘSKÉ PRÁCE DOC ING JAROSLAVA ORSÁGOVÁ, PHD Prohlašuji, ţe jsem sou bakalářskou práci ypracoal samostatně a pouţil jsem pouze podklady (literaturu, projekty, SW atd) uedené přiloţeném seznamu

4 VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Ústa elektroenergetiky Bakalářská práce Chránění generátoru při ztrátě buzení Jiří Čáslaa edoucí: doc Ing Jaroslaa Orságoá, PhD Ústa elektroenergetiky, FEKT VUT Brně, 010 Brno

5 BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Faculty of Electrical Engineering and Communication Department of Electrical Power Engineering Bachelor s Thesis Loss-of-ecitation Protection for Synchronous Generator by Jiří Čáslaa Superisor: doc doc Ing Jaroslaa Orságoá, PhD Brno Uniersity of Technology, 010 Brno

6 PODĚKOVÁNÍ Rád bych yjádřil mé poděkoání doc Ing Jaroslaě Orságoé, PhD za odborné rady a edení při ytáření mé záěrečné práce pro bakalářské studium, zejména za čas, který mi byl ěnoán

7 Abstrakt 6 ABSTRAKT Úkolem této práce je ytoření teoretického rozboru problematiky budících a odbuzoacích sousta synchronních alternátorů, rozbor jejich funkcí, a problematiky jejich poruch, s čímţ souisí následný rozbor asynchronního chodu generátoru, který nastáá při elkém poklesu, nebo úplné ztrátě buzení Dále je nutno proést rozbor mezního zatíţení a přechodoých staů při ztrátě buzení s následným shrnutím poznatků a moţností diagnostiky ztráty buzení Dalším úkolem je seznámení se s moţnostmi ochran terminálu točiého elektrického stroje REM 543 yráběného firmou ABB a jejich následnou konfigurací a testoáním, ke kterému yuţijeme testoací zařízení ochran TZO 3, které yrábí firma EGÚ Brno Primárním cílem této práce je ytoření podrobného náodu k ýpočtu parametrů nutných k nastaení ochranné funkce UE6High terminálu REM 543, dále konfiguraci komunikace ochrany a testoacího zařízeni TZO 3 s PC a nastaení terminálu REM 543 četně nastaení testoacího zařízení TZO 3 Funkce UE6High funguje na principu distanční ochrany, která je nejrozšířenější a nejúčinnější při detekci ztráty buzení synchronního alternátoru Pomocí ypočítaných hodnot proedeme nastaení ysunutí MHO charakteristiky impedanční roině Práce dále obsahuje naměřené hodnoty ypínací charakteristiky impedanční roině pro různá nastaení rychlosti změny proozních eličin buzení, jimiţ jsou napětí, proud a fázoý posun naměřené e šech třech fázích KLÍČOVÁ SLOVA: synchronní stroj; synchronní alternátor; ztráta buzení; podbuzení; budící systémy; odbuzoače; terminál točiého stroje REM 543; asynchronní chod; UE6High; ochrana při ztrátě buzení; ABB; CAP 505; TZO 3; MHO charakteristika

8 Abstract 7 ABSTRACT The aim of this work is to create a theoretical analysis of the problem of the eciting and de/eciting systems of synchronous alternators, an analysis of their functions and the problem of their disturbances, in connection with this being the following analysis of the asynchronous operation of the generator which appears with a big drop or with total loss of ecitation Further, it is necessary to carry out an analysis of the marginal loading and of the transient phenomena during the loss of ecitation with the following summary of the knowledge and of the possibilities of the ecitation loss diagnosis The net task is to get acquainted with the possibilities how to protect machine protection terminal REM 543 produced by the ABB company, as well as with their following configuration and testing, for which we use the testing equipment of the protections TZO 3 produced by EGÚ Brno company The primary goal of this work is to create a detailed direction for the calculation of the parameters necessary to put up the protection function UE6High of the REM 543 terminal, further to create the configuration of the protection communication and of the TZO 3 test deice with PC, as well as to put up the REM 543 terminal including the putting up of the test TZO 3 deice The UE6High function works on the principle of the distance protection which is the most etended and the most effectie to detect the loss of the synchronous alternator ecitement By means of the calculated alues we carry out the putting up in order to pull out the MHO characteristic on the impedance leel The work also contains the measured alues of the switch characteristic on the impedance leel for arious putting up of the rapidity of change of the ecitement working quantities like oltage, current and phase shift measured within all three phases KEY WORDS: synchronous machine; alternator; loss of ecitation; under ecitation; ecitation systems; field suppressors; deeciting systems; Machine Protection Terminal REM 543; asynchronous operation; UE6High; protection against loss of ecitation; ABB; CAP 505; TZO 3; MHO characteristic

9 Obsah 8 OBSAH SEZNAM OBRÁZKŮ 10 SEZNAM TABULEK 11 SEZNAM SYMBOLŮ A ZKRATEK 1 1 SYNCHRONNÍ STROJE DEFINICE 14 1 ROZDĚLENÍ SYNCHRONNÍCH STROJŮ PODLE ZPŮSOBU PROVEDENÍ ROTORU 14 1 PODLE FUNKCE INDUKCE TROJFÁZOVÉ ELEKTROMOTORICKÉ SÍLY VINUTÍ KOTVY REKCE KOTVY SYNCHRONNÍHO STROJE ŘÍZENÍ NAPĚTÍ SYNCHRONNÍHO GENERÁTORU PŘÍMÉ ŘÍZENÍ NEPŘÍMÉ ŘÍZENÍ MOMENT SYNCHRONNÍHO STROJE KÝVÁNÍ SYNCHRONNÍCH STROJŮ KONSTRUKCE SYNCHRONNÍCH STROJŮ S HLADKÝM ROTOREM KONSTRUKCE STATORU KONSTRUKCE ROTORU 19 BUDÍCÍ SOUSTAVY ALTERNÁTORŮ 0 1 ROZDĚLENÍ BUDÍCÍCH SOUSTAV SYNCHRONNÍCH ALTERNÁTORŮ 0 11 BUDÍCÍ SOUSTAVY S TOČIVÝM BUDIČEM 1 1 STATICKÉ BUDÍCÍ SYSTÉMY S KROUŢKY NA HŘÍDELI 1 13 BUDÍCÍ SYSTÉMY BEZKARTÁČOVÉ 3 ODBUZOVAČE 3 31 NEJPOUŢÍVANĚJŠÍ ODBUZOVACÍ SYSTÉMY ODBUZOVAČE S PARALELNÍM ZHÁŠECÍM ELEKTRICKÝM ODPOREM 3 31 ODBUZOVAČ SE ZHÁŠECÍ KOMOROU ODBUZENÍ V BUDÍCÍCH SOUSTAVÁCH S TYRISTOROVÝMI SYSTÉMY BUZENÍ 4 4 CÍLE PRÁCE 5 5 ASYNCHRONNÍ CHOD ALTERNÁTORU 6 51 MEZNÍ ZATÍŢENÍ PŘI ZTRÁTĚ BUZENÍ 7 5 OCHRANA PŘI ZTRÁTĚ BUZENÍ 3 6 PŘIPOJENÍ A KONFIGURACE TERMINÁLU REM NASTAVENÍ TERMINÁLU REM 543 PRO TESTOVÁNÍ FUNKCE UE6HIGH 36 7 POPIS TESTOVÁNÍ TERMINÁLU REM

10 Obsah 9 71 NAMĚŘENÉ A VYPOČÍTANÉ HODNOTY 50 8 ZÁVĚR A VÝSLEDKY MĚŘENÍ SOUČASNÝ STAV 53 8 SHRNUTÍ NOVÝCH POZNATKŮ PRÁCE ZÁVĚRY PRÁCE A JEJÍ PŘÍNOS VÝZNAM A VYUŢITÍ DOSAŢENÝCH VÝSLEDKŮ 54 POUŢITÁ LITERATURA 55

11 Seznam obrázků 10 SEZNAM OBRÁZKŮ Obr 5-1 Rozdíl nastaoání impedanční ochrany [8] 7 Obr 5- Proozní diagram synchronního stroje 8 Obr 5-3 Náhradní schéma alternátoru při práci do sítě přes reaktanci [8] 9 Obr 5-4 Fázoroý diagram pro uažoaný alternátor s d = q 9 Obr 5-5 Fázoroý diagram pro hydroalternátor 9 Obr 6-1 Hlaní obrazoka programu CAP Obr 6- Okno General Object Attributes 35 Obr 6-3 Okno Systém Configuration 35 Obr 6-4 Okno Relay Download Tool" 36 Obr 6-5 Vyřazení ochranné funkce 37 Obr 6-6 Odeslání nastaení do ochrany 38 Obr 6-7 Zobrazení Actual Setting funkce UE6High 39 Obr 6-8 Nastaení Setting group 40 Obr 6-9 Zobrazení Control setting 41 Obr 6-10 Zobrazení záložky Input data 4 Obr 6-11 Zobrazení záložky Output data 4 Obr 6-1 Zobrazení záložky Recorded data 1 43 Obr 7-1 Volba typu zkoušky 45 Obr 7- Nastaení eličin pro zkoušku typu trend 45 Obr 7-3 Schéma propojení REM 543, TZO 3 a PC 46 Obr 7-4 Schéma zapojení terminálu REM 543[7] 47 Obr 7-5 Volba proměnné eličiny 48 Obr 7-6 Nastaení proměnné eličiny 48 Obr 7-7 Nastaení časů testu zkoušky typu zkrat 49 Obr 7-8 Nastaení eličin zkoušky typu zkrat 49 Obr 8-1 Vypínací charakteristika ochrany UE6High 53

12 Seznam tabulek 11 SEZNAM TABULEK Tabulka 7-1 Horní část charakteristiky 50 Tabulka 7- Spodní část charakteristiky 50 Tabulka 7-3 Spodní část charakteristiky 51 Tabulka 7-4 Poronání ybaení pro různé strmosti změny eličiny 5 Tabulka 7-5 Čas ybaení při zkoušce typu zkrat 5

13 Seznam symbolů a zkratek 1 SEZNAM SYMBOLŮ A ZKRATEK Značka Veličina Značka jednotky B tlumící moment na jednotku úhloé rychlosti Nm s rad -1 I proud A I N jmenoitý proud A J moment setračnosti Nm M moment Nm M 1 střední moment hnacího stroje Nm M rušiý moment Nm M 3 moment setračnosti hmoty běhu Nm M 4 tlumící moment Nm M 5 synchronizující moment Nm M S synchronizující moment pro β=1 rad Nm M ν rušiý moment frekence ν Nm N počet záitů - Q hmotnost kg R odpor reostatu Ω R b odpor budiče Ω U napětí V U N jmenoité napětí V X reaktance Ω X PU poměrná reaktance - X q příčná reaktance Ω Z N jmenoitá impedance Ω Z PU poměrná impedance - Zp u fázor poměrná impedance - d průměr m e indukoané budící napětí V e fázor indukoaného budícího napětí V f frekence Hz f lastní mechanická frekence systému Hz g graitační zrychlení m s - i okamţitá hodnota proudu A i fázor okamţité hodnoty proudu A i b okamţitá hodnota budícího proudu A i bma fázor okamţité hodnoty maimálního budícího proudu A i bmin fázor okamţité hodnoty minimálního budícího proudu A i ma fázor okamţité hodnoty maimálního proudu A m počet fází - n otáčky ot min -1 n ma nejětší otáčky ot min -1 n min nejmenší otáčky ot min -1 n S synchronní otáčky ot min -1 p počet póloých dojic - p okamţitý činný ýkon W q okamţitý jaloý ýkon Var r okamţitá hodnota odporu Var t čas s

14 Seznam symbolů a zkratek 13 t čas ybaení ochrany s u okamţitá hodnota napětí V u fázor okamţité hodnoty napětí V u b okamţitá hodnota napětí budiče V u S fázor okamţité hodnoty napětí sítě V ν frekence kyů Hz okamţitá hodnota reaktance Ω d okamţitá hodnota podélná reaktance Ω q okamţitá hodnota příčná reaktance Ω q okamţitá hodnota příčná reaktance Ω V okamţitá hodnota reaktance edení Ω V okamţitá hodnota reaktance edení Ω Φ magnetický tok Wb β zátěţný úhel rad β S rozšířený zátěţný úhel rad δ nestejnoměrnost chodu stroje - ω úhloá rychlost rad s -1 ω ma maimální úhloá rychlost rad s -1 ω min minimální úhloá rychlost rad s -1 ω S synchronní úhloá rychlost rad s -1 ω 0 střední úhloá rychlost rad s -1 φ fázoý posun rad

15 1 Synchronní stroje 14 1 SYNCHRONNÍ STROJE 11 Definice Synchronní stroj je elektrický stroj s otáčkami přímo úměrnými frekenci sorkoého napětí, ětšinou je buzen rotor synchronního stroje stejnosměrným proudem, který budí magnetické pole otáčející se současně s točiým magnetickým polem statoru Obykle napájíme u synchronního motoru stator ze střídaé sítě a její kmitočet spolu s počtem pólů udáá synchronní otáčky motoru, jak je podle [1] uedeno e ztahu (11) U synchronního generátoru obykle budíme rotor a na hřídel přenášíme moment poháněcího stroje, takţe magnetické pole statoru se otáčí s otáčkami poháněcího stroje, tímto dochází ke změně magnetického pole a indukuje se elektromotorická síla s frekencí odpoídající otáčení rotoru Synchronní generátory jsou ýhodné tom, ţe jejich sorkoé napětí není záislé na zatíţení, ale řídí se elikostí budícího proudu, přičemţ s zrůstajícím budícím proudem napětí na sorkách stoupá, kdeţto s klesajícím budícím proudem naopak napětí na sorkách klesá Synchronní stroj lze sestait i tz reerzním uspořádání, kde stejnosměrné buzení upeníme na stator stroje a trojfázoé inutí loţíme do rotoru Tento způsob konstrukce se ošem prai často nepouţíá, jelikoţ je nutno přes krouţky a kartáče stroje přednášet elké proozní ýkony 1 Rozdělení synchronních strojů 11 Podle způsobu proedení rotoru Podle [1] rozdělujeme synchronní stroje dle proedené rotoru na: 1) S hladkým rotorem (nazýané rychloběţné nebo turboalternátory) ) S niklými póly (nazýané pomaloběţné nebo hydroalternátory) 1 Podle funkce Synchronní stroje podle funkce dělí [1] na: 1) Synchronní generátory (alternátory) ) Synchronní motory 3) Synchronní kompenzátory 13 Indukce trojfázoé elektromotorické síly Na statoru alternátoru býá nainuto trojfázoé inutí, přičemţ kaţdá fáze je nainutá nezáisle a posunuta o jednu třetinu dou póloých roztečí, otáčením statoru s buzeným stejnosměrným inutím dojde k ytoření elektromagnetické síly e statoroém inutí Pro synchronní otáčky podle [1] platí ztah (11)

16 1 Synchronní stroje 15 n s = 60 f p V naší elektrizační soustaě se yskytují nejčastěji turboalternátory se synchronními otáčkami 1500 nebo 3000 otáček za minutu, coţ odpoídá čtyřem, respektie děma pólům 14 Vinutí koty (11) U synchronních alternátorů je kotou, tedy induktem stator, přičemţ záislosti na ýkonu stroje pouţíáme buď kládané, nebo sypáané doursté inutí se stejnými cíkami pro stroje na niţší napětí, případně šablonoé inutí se stejnými cíkami pro stroje na ysoké napětí Dále můţe být pouţito inutí jednorsté se stejnými cíkami nebo inutí soustředné Cílem je, aby bylo dosaţeno sinusoého průběhu indukoané elektromotorické síly, díky čemuţ můţeme následně zkrátit krok cíek inutí S ýhodou je yuţíáno odebírání budícího proudu synchronního alternátoru ze samostatného zdroje, aby nedocházelo ke zbytečnému zatěţoání sítě 141 Rekce koty synchronního stroje Ve inutí koty synchronního alternátoru nezatíţeném stau neprochází ţádný proud a stroj má pouze magnetické pole budiče, který je umístěn na rotoru a obíhá tedy spolu s ním synchronními otáčkami, jakmile je připojena zátěţ na sorky alternátoru, začne trojfázoým inutím koty procházet proud budící točié magnetické pole Rychlost otáčení magnetického pole je synchronní s rychlostí otáčení pole buzení Součtem těchto dou polí znikne pole, které následně indukuje elektromotorickou sílu e inutí koty Mezi magnetickými pól koty a budiče je jistý posun, který je dán buzením a momentálním zatíţením Pokud buzení klesá a zatíţení stroje se zětšuje, dochází ke zětšení tohoto posunu, který nazýáme zátěţným úhlem synchronního stroje a značíme jej řeckým písmenem β Nejobyklejším druhem zátěţe yskytující se u synchronního alternátoru je zátěţ induktiní, při tomto druhu zatíţení působí proti poli koty pole budiče, čímţ je pole budiče oslaboáno, tomuto jeu říkáme reakce koty a zniklé pole nazýáme polem reakčním, kterým se kota brání indukci elektromotorické síly 15 Řízení napětí synchronního generátoru Napětí na sorkách synchronního alternátoru řídíme změnou buzení Buzení je záislé na elikosti budícího proudu tekoucího z budiče do magnetů alternátoru Zde se široké míře uplatňují poloodičoé technologie 151 Přímé řízení Nejjednodušším a zároeň nejpřesnějším způsobem řízení napětí na sorkách synchronního alternátoru je zařazení řídícího odporu sérioě mezi budící inutí a budič Vzhledem k V-A charakteristice odporu je změna budícího proudu lineární Vyuţití tohoto způsobu regulace je omezeno pouze na stroje menších ýkonů, protoţe u synchronních alternátorů na ětší ýkony by yšla regulační soustaa značně rozměrná a měla by sloţitý systém oládání

17 1 Synchronní stroje Nepřímé řízení Pro synchronní alternátory yšších ýkonů se yuţíají k regulaci napětí rychloregulátory zařazené sérioě do magnetů budiče, coţ umoţňuje nepřímou změnu budícího proudu alternátoru pomocí změny napětí budiče S ýhodou se zde yuţíá skutečnosti, ţe budící proud budiče je malý, a tedy i regulátor ychází s malými rozměry, četně řídícího mechanismu 16 Moment synchronního stroje Vzhledem k tomu, ţe otáčky synchronního stroje se nemění se zatíţením, můţeme podle [1], při zanedbání ztrát dojít ke ztahu pro moment synchronního stroje daného ronicí (1) M = m ω U I cosφ (1) Přičemţ kaţdém bodě momentoé charakteristiky je elikost momentu synchronního stroje dána sinusoou funkcí zátěţného úhlu a funkcí reakčního momentu s poloiční délkou lny U strojů s hladkým rotorem je příčná i podélná odiost stejná, nemají proto reakční moment, respektie jejich reakční moment je součtu roen nule Toto ošem neplatí u strojů s yniklými póly, kde je ýsledný moment roen součtu sinusoé funkce zátěţného úhlu a reakčního momentu Moment zratu je tedy u synchronních strojů s yniklými póly ětší a nastáá při zátěţném úhlu menším neţ 90 Velikost zátěţného momentu je na buzení záislá, ale reakční moment na buzení nezáisí, proto se yskytuje i u strojů nebuzených Tohoto jeu se yuţíá u tz reakčního motoru 17 Kýání synchronních strojů Pokud dochází k periodickému ýskytu neronoměrnosti taţné síle, dochází také ke kolísání otáček a úhloé rychlosti, tedy stroj okamţiku přebytku taţné síly zrychluje a naopak okamţiku ýskytu nedostatku taţné síly zpomaluje Tuto neronoměrnost chodu synchronního stroje lze podle [3] popsat ronicí (13) δ = ω ma ω min ω s = n ma n min n s (13)

18 1 Synchronní stroje 17 Pokud by docházelo k přílišnému kolísání otáček, mohlo by dojít k překročení hodnot, jeţ jsou pro síť přípustné Z tohoto důodu musí mít alternátor dostatečně elkou setračnost, aby pomocí ní bylo kolísání otáček co nejíce tlumeno J = Q d 4 g (14) Snahou konstruktérů je pokud moţno započítat co nejětší setračný moment uţ při projektoání rotoru, ten ypočítáme, tak jak uádí [3], podle ronice (14) Pokud by ošem nebylo moţno dosáhnout poţadoaných hodnot setračného momentu, je nutné zařadit do soustay i přídaný setračník určený ke kompenzaci kolísání úhloé rychlosti Jak uádí [3], změny úhloé rychlosti ať uţ periodické nebo neperiodické mohou nastat kromě nestejnoměrnosti poháněcího momentu také změnou zatíţení alternátoru na sorkách, díky čemuţ působí na rotor následující faktory: 1) Střední moment hnacího stroje ) Rušié momenty, ty za pomocí na Fourierou řadu můţeme definoat jako periodické nárazy sinusoého průběhu s cizím kmitočtem 3) Moment setračné hmoty běhu 4) Tlumící moment, který předstauje asynchronní moment tlumiče nebo odpor zduchu a tření 5) Synchronizující moment, který působí na rácení rotoru do ronoáţné polohy Následující odození je přezato z [3] Jak ukazuje ronice (15), jsou z ýše uedených momentů kladné prní da a zbylé tři jsou záporné, přičemţ platí, ţe jejich součet je roen nule M 1 + M = M 3 + M 4 + M 5 (15) Na zniku rušiých momentů se nejíce projeují periodické změny obodoé hnací síly a to zejména u pístoých motorů dané ronicí (16) M = M υ sin υ ω 0 t (16) Změnu zátěţného úhlu popisujeme následující ronicí (17) β = ω dt (17)

19 1 Synchronní stroje 18 Za předpokladu malých ýkyů lze poaţoat koeficienty za konstantní a můţeme napsat momentoou ronici (18), kde ýše yjmenoané momenty jsou reprezentoány jednotliými jejími členy e ýše uedeném pořadí M 1 + M sinω 0 t = J dω dt + B ω + M s β (18) Jak uádí [3], pokud nastanou nenadále aperiodické změny typu rychlé změny zatíţení, nebo změny podobné, začne kmitat systém lastním mechanickým kmitočtem yjádřeným pomocí ztahu (19) f = 1 π M s J 1 B 4 M s J (19) Tyto kmity jsou podle [3] tlumeny eponenciálou e B J t Dojde li k nějšímu periodickému kýání, dojde následně ke zniku změny úhloé rychlosti dané ronicí (110) podle [3] ω = M υ sin t ω 0 B + ω 0 J M S ω 0 (110) Vypadnutím ze synchronismu jsou íce ohroţeny stroje pracující paralelně do sítě s ostatními synchronními alternátory, jelikoţ zhledem k eistenci synchronizujícího momentu bude ychýlení ětší 18 Konstrukce synchronních strojů s hladkým rotorem Turboalternátory jsou yuţíány ýhradně tam, kde je k dispozici pro jejich prooz parní nebo plynoá turbína, tedy uhelných, plynoých a jaderných elektrárnách Nejýznamnějšími faktory limitující jejich konstrukci je mechanická penost a odod ztrátoého tepla, tudíţ jejich chlazení Z důodů co nejětší mechanické penosti yuţíáme při konstrukci turboalternátorů nejkalitnějších materiálů jako je např chromnikloá ocel Mechanickými lastnostmi konstrukčních materiálů je nejětší dosaţitelná obodoá rychlost rotoru omezena na hodnotu přibliţně 170 m s -1 z čehoţ yplýá nejětší moţný průměr rotoru přesahující jeden metr Aby bylo dosaţeno potřebných ýkonů, býá délka ţeleza několik metrů, toto klade při konstrukci, ýrobě a následně i proozu ysoké nároky jak na kalitu, tak i na přesnost zpracoání, uloţení a yáţení celého turbosoustrojí Nejčastěji se setkáme s doupóloými turboalternátory s hladkým

20 1 Synchronní stroje 19 rotorem, případě turboalternátorů na nejětší ýkony ošem zhledem k ýše zmíněným omezením saháme po čtyřpóloé konstrukci 181 Konstrukce statoru V případě statorů konstruoaných na nízká napětí se pouţíají inutí tyčoá případně sařoaná V případě statorů konstruoaných na ysoká napětí je nejčastěji yuţíáno doursté šablonoé inutí skládané jako tz permutoá tyč Je zde zapotřebí počítat také s ětší tloušťkou izolace, která má ošem krom elektroizolačních lastností i lastnosti tepelně izolační, coţ způsobuje zhoršení ododu tepla, které je ytářeno proudem procházejícím inutím Současně s těmito jey rostou přídané ztráty e inutí, ztráty ířiými proudy a ztráty magnetizační Všechny tyto ztráty způsobují oteplení stroje a tak musí být kompenzoány chlazením, které je realizoáno prouděním zduchu, případně průtokem ody dutými odiči e statoroém inutí U noých konstrukcí se yuţíá chlazení zkapalněným plynem, ke slou přicházejí také ysokoteplotní supraodiče, kde za pomoci supraodiého jeu dochází k minimalizaci ztrát 18 Konstrukce rotoru Při konstrukci turboalternátorů pro ysoké ýkony se zhledem k nutnosti elké mechanické penosti yuţíá rotor ykoaný z jednoho kusu nejkalitnějších materiálů, často se yuţíá zušlechtěná chromnikloá ocel U strojů menších ýkonů, případně u strojů kde je jinak omezeno mechanické namáhání, jako např niţší otáčky, yuţíáme uhlíkoou nebo nikloou ocel Vinutí rotoru býá obykle tořeno měděnými nebo hliníkoými pásky, ýhodou hliníku těchto konstrukcích je jeho niţší hmotnost a tedy menší namáhání nemagnetických klínů a obručí, které zabraňují ypadnutí rotoroého inutí z dráţek Při ýrobě a následném proozu je nutno dbát na kalitu uloţení rotoru, protoţe i malá dynamická neronoáha by měla proozu za následek poruchu

21 Budící soustay alternátorů 0 BUDÍCÍ SOUSTAVY ALTERNÁTORŮ Budící soustaa je zdroj budícího proudu, který zajišťuje buzení synchronního stroje a je jeho nedílnou součástí Hlaní části jsou podle [5]: 1) Zdroj budícího napětí tz budič ) Regulátor buzení 3) Odbuzoač 4) Měřící a oládací prky Budící soustay dělíme na záislé a nezáislé Budící soustaa je záislá tehdy, odebírá-li budící energii ze střídaé sítě Nezáislá je tehdy, jestliţe zdroj budící energie není bezprostředně záislý na stau sítě, na kterou je napojen buzený synchronní alternátor U zdroje budícího napětí je poţadoána minimálně takoá proozní spolehliost, jako u samotného alternátoru Pokud by došlo k poruše budící soustay, alternátor ztratí buzení a musí být následně odstaen Mezi hlaní trendy pro zyšoání spolehliosti patří zejména snaha o odstranění alternátorů a sběracích krouţků z obodu buzení, dále také konstrukce strojů s nezáislými budícími soustaami, i kdyţ záislé budící soustay ychází při stabě ekonomicky ýhodněji Mezi další poţadaky kladené na budící soustay patří plynulá regulace budícího proudu co nejširším rozmezí a také ysoké stropní napětí, čímţ rozumíme maimální hodnotu stejnosměrného napětí na ýstupu budiče zatíţeného sým inutím při odpoídající proozní teplotě Toto by mělo být dojnásobné oproti běţnému budícímu napětí alternátoru při jmenoitém zatíţení Zároeň je ţádoucí, aby byl zdroj schopen co nejrychlejší změny elikosti budícího napětí Rychlost růstu budícího napětí je definoána střední rychlostí změny během počáteční půl sekundy Obykle se tato hodnota pohybuje rozmezí 0,5 aţ s Odbuzoač je konstruoán za účelem co nejrychlejšího odedení elektromagnetické energie naakumuloané e inutí stroje 1 Rozdělení budících sousta synchronních alternátorů Podle způsobu regulace příkonu budiče je podle []: 1) Záislé - odození budící příkonu ychází z napětí reguloaného stroje ) Nezáislé - budící příkon není záislý na napětí stroje 3) Kompaundní - budící příkon je záislý na napětí stroje a také např na proudu Podle typu budiče je [] dělí na: 1) Systémy s točiým budičem - yuţíají komutátoroý stejnosměrný motor ) Statické systémy s krouţky na hřídeli - yuţíají statický řízený, nebo neřízený usměrňoač 3) Bezkartáčoé soustay s rotujícím řízeným nebo neřízeným usměrňoačem

22 Budící soustay alternátorů 1 Podle rychlosti působení je [] dělí na: 1) Rychlé - mají dobu odezy budícího napětí menší neţ 0,1 s ) Normální - mají dobu odezy budícího napětí yšší neţ 0,1 s 11 Budící soustay s točiým budičem Jde o připojení stejnosměrného deriačního dynama na společnou hřídel se synchronním alternátorem, které je řízeno deriačním reostatem Při neúměrném zyšoání odporu reostatu, tudíţ sniţoání proudu buzením, dochází k elmi rychlému poklesu napětí budiče k nule, budič tedy není schopen zajistit plynulou regulaci budícího napětí Tudíţ praconí bod budiče je definoán jako průsečík odporoé přímky s nější magnetizační charakteristikou Rychlost nárůstu napětí budiče je podle [5] dána diferenciální ronicí (51) u b = R b + R i b + N dφ dt (51) Přičemţ magnetickým tokem Φ rozumíme, tok póly budiče U pomaloběţných synchronních alternátorů je narůst budícího napětí pomalejší neţ u alternátorů rychloběţných Dále je téţ moţné yuţít zapojení s pomocným budičem, který je taktéţ umístěn na společné hřídeli, u kterého se regulace jeho napětí proádí odporníkem zařazeným do obodu buzení hlaního budiče, přičemţ meze regulace jsou širší neţ u samostatného budiče Dále je také moţno pouţít ariantu zapojení s deriačním budičem a přídaným budícím inutím napájeným z regulátoru napětí, kde je deriační inutí nastaeno přibliţně na buzení naprázdno a změna buzení je proáděna přídaným inutím Stejnosměrné budiče jsou pouţíány ýhradně pro stroje s malými ýkony, zhledem ke sojí hlaní neýhodě, kterou je spolehliost komutátoru Pro stroje yšších ýkonů yuţíáme poloodičoých budičů 1 Statické budící systémy s krouţky na hřídeli Tyto systémy lze rozdělit na dě základní skupiny a to řízené a neřízené Neřízené statické systémy jsou ybaeny ýkonoými diodami, které nahrazují stejnosměrný budič na společném hřídeli střídaým budičem (alternátorem), u kterého je daleko yšší ýkon a mnohem jednodušší údrţba i konstrukce Hlaní i pomocný střídaý budič jsou na pomocné hřídeli s alternátorem Hlaní budič napájí dě skupiny neřízených usměrňoačů a sám je oládán a napájen přes tyristoroou souprau z pomocného budiče Pomocí fázoé proudoé kompaudace na pomocném budiči se udrţuje konstantní napětí Napětí hlaního budiče reguluje napětí alternátoru, které záisí na odchylce napětí s proudem a na proudu hlaního budiče Dynamické lastnosti této soustay jsou podobné jako lastnosti klasického stejnosměrného budiče a tato soustaa pracuje elmi spolehliě Jelikoţ nelze změnit polaritu napětí, pouţíáme zde jako odbuzoač zhášecí komoru

23 Budící soustay alternátorů U budících systémů s tyristory se pro napájení budícího inutí pouţíá trojfázoých řízených můstků, které napájecí energii odebírají ze sorek lastní spotřeby alternátoru, nebo ze střídaého budiče, u kterého napětí udrţujeme na konstantní hodnotě fázoou proudoou kompaudací Napájení budiče můţe být proedeno usměrňoačem, ale pouze za předpokladu, ţe je soustrojí proozu U hydroalternátorů doplňujeme budící soustau nezáislým zdrojem, jejţ pouţijeme také pro elektrické brzdění hydroalternátoru I obecně lze říci, ţe je ýhodnější nezáislý zdroj, jelikoţ u záislých zdrojů zaniká schopnost tyristoru ihned reagoat na změny napětí na sorkách alternátoru při poklesu napětí na tyristorech Jelikoţ tyristoroý usměrňoač můţe pracoat inertoroém reţimu, umoţní tím okamţité připojení maimálního napětí opačné polarity pro odbuzení, které tudíţ probíhá rychleji neţ nabuzoání, a tento způsob je moţno dále kombinoat se zhášecí komorou Tato rychlost změny buzení je tak elká, ţe regulátor, jejţ proozujeme, je moţné proozoat i oblasti umělé stability s úhlem β o elikosti aţ 10 Při nárhu je nutno u tyristoru respektoat moţnost zkratoých proudů, případně ýpadku některého z tyristorů a na tyto situace je dimenzoat 13 Budící systémy bezkartáčoé Výhodou těchto budících systémů je absence pohybliých kontaktů, coţ přízniě oliňuje spolehliost a klade pouze malé nároky na údrţbu Tyto budící systémy jsou uspořádány tak, ţe na společné hřídeli s alternátorem je umístěn jak usměrňoač, tak i jeho napájecí zdroj Analogicky s ýše zmíněnými systémy buzení můţeme i tyto budící systémy rozdělit na systémy s ýkonoými diodami a systémy s tyristory 1) Bezkartáčoé systémy s ýkonoými diodami V tomto případě yuţíáme opět střídaý trojfázoý budič, jehoţ rotoroé inutí napájí usměrňoač uspořádaný můstkoém zapojení, přičemţ jeho ýstup je spojkou propojen přímo s budícím inutím Pomocný budič s permanentními magnety napájí přes tyristoroý usměrňoač stator budiče Usměrňoač, který se otáčí, by měl být co nejjednodušší, mít elkou proudoou zálohu, aby při poruše jednoho prku nebylo nutno odstait celý stroj Z ýše uedeného yplýá, ţe regulací střídaého budiče řídíme napětí alternátoru Vyuţití tohoto budícího systému je omezeno pouze na menší stroje, protoţe oproti systému s tyristory je odeza na změnu napětí pomalá, z čehoţ yplýá, ţe je pomalé i odbuzoání proáděné odbuzením budiče ) Bezkartáčoé budící systémy s tyristory Tak jako předchozím případě, je opět na společném hřídeli s rotorem alternátoru umístěna tyristoroá soustaa, kota střídaého budiče a rotační přeodník, který zajišťuje přenos impulsů na tyristory Informace o aktuálním stau buzení alternátoru ychází z elikosti napětí budiče a pomocí přeodníku se přenáší do regulátoru Při odbuzoání přepojíme tyristoroou soustau do inertoroého reţimu a budící inutí budiče napájíme z nezáislého zdroje Tento systém nejčastěji yuţíáme pro alternátory na ysoké ýkony, kde je s ýhodou pouţíán zhledem ke sé elmi ysoké spolehliosti, schopnosti plynulé a rychlé regulace a zhledem ke sému elmi ysokému stropu buzení Jedinou jeho neýhodou jsou yšší pořizoací náklady

24 3 Odbuzoače 3 3 ODBUZOVAČE V případě, ţe dojde při proozu alternátoru k poruše takoého charakteru, ţe je alternátor nutno ypnout, musíme jej odbudit Odbuzení je proáděno proto, ţe je potřeby zajistit budícím inutí co nejrychlejší pokles proudu na nuloou hodnotu a tím omezit elikost a dobu trání zkratoých proudů, které e statoroém inutí mají elmi nepříznié tepelné a dynamické účinky Ke splnění tohoto poţadaku je nejideálnější skokoá změna proudu, jenţ šak obodu obsahujícím indukčnost není dosaţitelná Přechodoé děje probíhající během odbuzoání jsou značně náročné na popis zhledem ke sé komplenosti Účastní se jich šechna inutí alternátoru a to budící, statoroá i tlumící, přičemţ jednotlié magnetické obody jsou spřaţeny 31 Nejpouţíanější odbuzoací systémy Podle [5] to jsou: 1) Odbuzoače s paralelním zhášecím elektrickým odporem ) Odbuzoače se zhášecí komorou 3) Odbuzení budících soustaách s tyristoroými systémy buzení 311 Odbuzoače s paralelním zhášecím elektrickým odporem Tyto odbuzoače se u nás elmi často pouţíají s alternátory do ýkonu 100 MW V okamţiku zapůsobení ochrany je připojen do obodu buzení pomocí kontaktu odbuzoače elký elektrický odpor a budič je ihned poté odpojen I samotný budič je zároeň odbuzoán paralelním připojením elkého odporu Další elký odpor je oládán regulátorem buzení 31 Odbuzoač se zhášecí komorou Vyuţíá se alternátorů s ýkonem ětším neţ 100 MW, kde jiţ není dostačující rychlost odbuzení odbuzoače s paralelním zhášecím elektrickým odporem Jeho princip spočíá tom, ţe úbytek napětí na krátkém elektrickém oblouku o konstantní délce je téměř nezáislý na elikosti obloukem protékaného proudu Mezi hlaní prky zhášecí komory patří zhášecí mříţ, která býá sestaena z měděných destiček, mezi kterými při odbuzoání hoří elektrický oblouk, permanentní a cíkoé magnety ytářející nější magnetické pole, cíkoé elektromagnety ytářející nitřní magnetické pole, elektrické odpory, které jsou paralelně připojeny k jednotliým skupinám destiček, tím pomáhají k ronoměrnému rozloţení napětí na jednotlié destičky, čímţ brání předčasnému uhasnutí oblouku Odbuzoací proces zniká rozpojením hlaních kontaktů Elektrický oblouk ještě tomto okamţiku nehoří, jelikoţ opaloací kontakty jsou zkratoány V okamţiku oddálení opaloacích kontaktů zniká elektrický oblouk, který je taţen do zhášecí mříţe příčným magnetickým polem, kde se rozdělí na několik kratších oblouků Během tohoto procesu se elektromagnetická energie oblouku přeměňuje na tepelnou,

25 3 Odbuzoače 4 jeţ ohříá jednotlié měděné destičky Zajištění ronoměrného rozedení tepla je proedeno nitřním příčným magnetickým polem, které je yolááno cíkami zapojenými sérioě s destičkami a které yoláá otáčení oblouku kolem osy mříţe Destičkoá mříţ býá konstruoána tak, aby se napětí mezi sousedními destičkami pohyboalo kolem 5 aţ 30 V U nás se tento typ odbuzoače elmi osědčil, a proto je hojně yuţíán u turboalternátorů s ýkonem 00 a 500 MW Dále je moţno tento typ odbuzoače pouţít u hydroalternátorů, synchronních kompenzátorů a elkých stejnosměrných strojů 313 Odbuzení budících soustaách s tyristoroými systémy buzení Klasické odbuzoače, jdou elmi obtíţně zapojit do budící soustay s tyristoroým systémem buzení Z tohoto důodu je odbuzoání proáděno přechodem tyristoroé soupray do inertoroého reţimu, u kterého se současným zýšením budícího napětí elmi rychle obrátí jeho polarita, a tímto způsobem se elmi rychle odbudí, zároeň odpadá nutnost pro změnu polarity přerušit budící obod, tudíţ tomto obodu oproti systémům s klasickými odbuzoači neznikají ţádné proudoé rázy ani přepětí Jak jiţ bylo popsáno dříe, je základním stau buzení alternátoru napájeno trojfázoým budičem spojeným na společném hřídeli přes soustau rotujících tyristorů Oládání tyristorů prostřednictím řídícího členu umoţňuje reguloat širokých mezích okamţik záţehu a tím měnit střední hodnou usměrněného napětí Pro rostoucí řídící úhel záţehu střední hodnota napětí klesá, po dosaţení nuloé hodnoty změní znaménko a stoupá opačné polaritě Tímto usměrňoač přechází do inertoroého reţimu, a tedy dochází k rekuperaci magnetické energie budícího pole cíky do sítě Změna budícího proudu při odbuzoání je podobná proudu odbuzoání zapojení se zhášecí komorou

26 4 Cíle práce 5 4 CÍLE PRÁCE Cílem této práce je shrnout dosaadní poznatky o asynchronním chodu alternátoru a principy fungoání ochran při ztrátě buzení Dále proést konfiguraci a nastaení terminálu točiého stroje REM 543 pro yuţití jeho ochranné funkce UE6High, následně budeme s yuţitím testoacího zdroje TZO 3 a analyzátoru sítě Chauin Arnou měřit ypínací MHO charakteristiku funkce UE6High

27 5 Asynchronní chod alternátoru 6 5 ASYNCHRONNÍ CHOD ALTERNÁTORU Asynchronní chod je u synchronního alternátoru mimořádným proozním staem, který zniká při elkém poklesu nebo úplné ztrátě buzení Stroj proozoaný tomto stau dodáá do sítě činný ýkon, ašak ze sítě odebírá jaloý ýkon, který yuţíá k magnetizaci a přitom ypadne ze synchronismu Pokud dojde ke ztrátě buzení, začne budící proud a s ním tedy i budící magnetický tok eponenciálně klesat k nule, coţ způsobí i pokles elektromagnetického momentu I kdyţ stroj ihned odebírá magnetizační proud ze sítě, dojde během tohoto procesu k okamţiku, kdy moment stroje klesne pod mechanický moment turbíny Rozdílem momentu stroje a turbíny se rotor urychluje do nadsynchronních otáček, tím se statorem yolaným liem magnetického pole indukují proudy o skluzoé frekenci, které začnou budit pole rotoru Vzájemným působením obou polí je yolán asynchronní brzdný moment, tím se stroj dostane do ustáleného asynchronního chodu, přičemţ činný ýkon, který je dodáaný do sítě je podstatně menší neţ jmenoitý, protoţe regulátor během přechodného děje sníţí mnoţstí dodáané páry do turbíny Pro elikost indukoaných proudů rotoru a tedy i momentů je podstatné, zda je budící inutí rozpojeno nebo zkratoáno Pokud je budící inutí rozpojeno stroj se choá podobně jako asynchronní motor s kotou nakrátko, tudíţ jsou proudy yolány polem statoru, tečou přeáţné porchoé rstě rotoru a jejich elikost záisí na příslušné rezistiitě a reaktanci rotoru S rostoucí tloušťkou porchoé rsty, která je nepřímo úměrná skluzu, rezistiita klesá, naopak reaktance je při malém skluzu takřka konstantní a s jeho růstem klesá Jelikoţ se pole statoru a rotoru ůči sobě nepohybují, brzdný moment je stálý, kýání rotoru můţe být způsobeno jedině magnetickou nesymetrií rotoru, a tedy jeho amplituda bude malá Pokud je budící inutí zkratoáno z důodu zamezení zniku přepětí, je něm indukoán jednofázoý proud o skluzoé frekenci, který ytáří pulzní magnetické pole Pomocí Leblancoa teorému lze rozloţit jednofázoé pulsující magnetické pole na dě proti sobě se točící magnetická pole s poloiční amplitudou Pole otáčející se s opačným smyslem neţ rotor je klidu ůči statoru, pole otáčející se se stejným smyslem jako rotor se otáčí nadsychronní rychlostí s frekencí f s + Δf Vzájemným působením prního pole a pole statoru je ytářen neměnný brzdný moment, zájemným působením druhého pole rotoru s polem statoru zniká střídaý moment Výsledný moment znikne superpozicí těchto dou dílčích momentů Oproti rozpojenému budícímu inutí je střední asynchronní moment yšší, tudíţ je skluz niţší, ale kýání statoroých proudů se zýší, toto by bylo moţno omezit zařazením odporu do budícího inutí, coţ je ale neýhodné z důodů zýšení skluzu a sníţení střední hodnoty asynchronního momentu Podle [4] pro dodáání elkých činných ýkonů, není přípustný dlouhodobý asynchronní chod alternátoru z následujících důodů: 1) Vliem indukce proudu je moţný znik lokálního přehřátí některé z částí statoru a rotoru ) Kýáním stroje asynchronním chodu je moţné yolat kýání i ostatních strojů pracujících do společné sítě 3) Odběrem elkého mnoţstí jaloého ýkonu je moţné yolat pokles napětí síti, tento je nehrozí u sousta s automatickou regulací napětí

28 5 Asynchronní chod alternátoru 7 Dříe u nás asynchronní chod alternátorů nebyl poolen, ošem nárůst poţadaků na dodáaný ýkon do sítě edl k tomu, ţe při ýpadku ětšího alternátoru znikaly neţádoucí narušení ýkonoé ronoáhy elektrizační soustay Z tohoto důodu byly proedeny oěřoací zkoušky, které měli dát odpoědi na otázky, jestli je moţný asynchronní chod alespoň při sníţení dodáky činného ýkonu do sítě a také k zajištění nejýhodnějšího postupu odstranění poruchy při zachoání klidu elektrizační soustaě Měřením na turboalternátorech (nejčastěji o ýkonu 00 MW) bylo zjištěno, ţe pro ýkon 30 % aţ 50 % jmenoitého činného ýkonu skluz dosahuje přibliţně 0,5 %, lokální přehřátí nenastáá, tudíţ hlaním omezujícím faktorem je oteplení čelních partií statoroého inutí Střední proud statoru tudíţ nesmí být ětší neţ jmenoitý statoroý proud V současnosti mají elektrárny na turboalternátorech připojeny ochrany proti ztrátě buzení, které při poruše buzení automaticky přeedou soustrojí do asynchronního chodu Pokud by došlo k selhání automatiky, musí být do jedné minuty sníţen činný ýkon dle tabulek Je li obsluhou, nebo automatikou dodrţen ýkon stroje daných tolerancích, je moţno proozoat asynchronní chod a po odstranění záady je moţno resynchronizoat stroj Nejlépe je proádět resynchronizaci opětným nabuzením při zátěţném úhlu β = 70 Pokud z nějakého důodu není moţno stroj udrţet předepsaných tolerancích, je nutno jej odstait Asynchronní chod není moţné proozoat u hydroalternátorů ani při sníţeném ýkonu a to z důodu podstatně ětšího skluzu, ětších ztrát a oteplení 51 Mezní zatíţení při ztrátě buzení V prai je yuţíáno dou způsobů nastaení ochran při ztrátě buzení, lišících se pouze parametrech charakteristik tak, jak je idět na obrázku 5-1 Obr 5-1 Rozdíl nastaoání impedanční ochrany [8] V české a sloenské literatuře je uáděno, ţe elikost zdálenosti na ose reaktance je 0,1 násobek příčné reaktance (modrá plná čára na obrázku 5-1), ošem zahraniční literatuře [7] je uáděno, ţe jde o 0,5 násobek podélné reaktance stroje (čerená čárkoaná čára na Obr 5-1) Půod těchto rozdílů je odlišném způsobu odození mezní křiky při ztrátě buzení synchronního alternátoru, ta je yuţíána pro určení impedance synchronního alternátoru na mezi statické stability Základem pro určení mezního zatíţení alternátoru je proozní diagram

29 5 Asynchronní chod alternátoru 8 synchronního stroje zobrazený na obrázku 5- Křiku mezního zatíţení můţeme yjádřit roině zatíţení pomocí souřadnic p a q, ze kterých můţeme snadno přejít k souřadnicím a r tedy k roině impedanční, ze které určíme potřebné hodnoty, se kterými jsou potom poronáány hodnoty měřené na sorkách stroje Při stanooání mezního zatíţení synchronního alternátoru při ztrátě buzení ycházíme z hranice statické stability, jak plyne z dějů při poklesu budícího proudu Toto lze obecně podle [8] yjádřit pomocí podmínky yjádřené ztahem (51) π p 0 přičemţ u e u 1 1 p sin sin d q (51) d Vzhledem k tomu, ţe sta stroje na mezi statické stability je dán zátěţným úhlem s elikostí, je nutno pro tuto hodnotu ododit ztah mezi činným a jaloým ýkonem, čímţ yjádříme mezní zatíţení při ztrátě buzení Volba hodnot, ze kterých budeme dále ycházet, je příčinou dou ýše zmíněných odlišných způsobů nastaení ochran Prní jmenoaný způsob ychází ze zjednodušení, kdy uaţujeme příčnou i podélnou reaktanci synchronního stroje za stejnou, z čehoţ ychází schéma na Obr 5-3 a fázoroý diagram na Obr 5-4, fázoroý diagram na Obr 5-5 nám ukazuje, jak ypadá situace pro hydroalternátor Obr 5- Proozní diagram synchronního stroje

30 5 Asynchronní chod alternátoru 9 e i u u s d Obr 5-3 Náhradní schéma alternátoru při práci do sítě přes reaktanci [8] Obr 5-4 Fázoroý diagram pro uažoaný alternátor s d = q Obr 5-5 Fázoroý diagram pro hydroalternátor

31 5 Asynchronní chod alternátoru 30 Z fázoroého diagramu na Obr 5-4 můţeme podle [8] následně ododit křiku mezního zatíţení synchronního alternátoru při ztrátě buzení s yuţitím funkce rozšířeného zátěţného úhlu tgβ s Z fázoroého diagramu podle [8] yplýají ronice (5) a (53) q u p i u i tg d d d d sin cos (5) q u p i u i tg sin cos (53) Přičemţ pro tgβ s podle [8] platí ronice (54) s tg tg (54) Dosazením ronic (5) a (53) do ztahu (54) dostaneme podle [8] ronici (55) a následnou úpraou získáme ronici (56) q u p q u p q u p q u p tg tg tg tg tg d d d d s 1 1 (55) s d d d d d d d s tg p q p q u u p q q u u p tg 4 4 (56) Pokud uaţujeme tgβ s = pro β s = π jak uádí [8], dostaneme podle [8] úpraou ztahy (57) a následně (58) d d d d d u u qu q p (57) d d u u q p (58) Jelikoţ odození ztahu mezi činným a jaloým ýkonem bylo proedeno bez ohledu na budící napětí s yuţitím sorkoého napětí, proudu stroje a úbytků napětí na reaktancích, můţeme yuţít fázoroý diagram synchronního alternátoru s nestejnými hodnotami reaktance příčné a podélné ose zobrazeného na obrázku 5-5, tedy hydroalternátoru a pomocí něj ýsledný ztah dále zpřesnit

32 5 Asynchronní chod alternátoru 31 Z fázoroého diagramu podle [8] ododíme ronice (59) a (510) q u p i u i tg sin cos (59) q u p i u i tg q q q q sin cos (510) Úpraou ronic (59) a (510) podle [8] získáme ronici (511) q q u u q p (511) Jak při prním tak při druhém odození jsme získali ronice kruţnice, které nám spolu se známou elikostí napětí nější reaktance určují statickou stabilitu e čtrtém kadrantu P-Q diagramu synchronního stroje Pokud podělíme ronice u přejdeme do admitanční roiny, tak jak uádí [8] a je ukázáno na ronicích (51) a (513) g u u i u p cos (51) b u u i u q sin (513) Proedeme li inerzi ronic (58) a (511) podle [8], přejdeme do impedanční roiny d d j r (514) q q j r (515) Jak ronice (514), tak ronice (515) jsou podle [8] ronice kruţnic se středy danými ronicemi (516) a (517) S d = 0; d (516) S q = 0; q (517)

33 5 Asynchronní chod alternátoru 3 Poloměry kruţnic (514) a (515) jsou podle [8] yjádřeny ronicích (518) a (519) r d = d + r q = q + (518) (519) Pokud ronicích (516), (517), (518) a (519) zanedbáme reaktanci edení, tak přejdeme do taru odpoídajícího obrázku 5-1, tak jak uádí [8] 5 Ochrana při ztrátě buzení K diagnostice poruchoého stau se ochranách při ztrátě buzení yuţíá: 1) Zpětná aroá ochrana poronáá směr toku jaloého ýkonu ) Proudoá poronáá elikost a směr budícího proudu 3) Impedanční poronáá elikost impedance obodu buzení 4) Napětí buzení spolu se směrem otáčení Jedním z moţných řešení ochrany při ztrátě buzení je yuţití terminálu točié stroje REM 543 od firmy ABB, který poskytuje uţiateli jak měřící, tak ochranné a oládací funkce Ochranné funkce terminálu točiého stroje REM 543 jsou dle [6]: Třífázoá nadproudoá ochrana Zemní ochrana I 0 Ochrana při nesymetrii (zpětná sloţka proudu) Třífázoá přepěťoá ochrana Třífázoá podpěťoá ochrana Zemní ochrana U 0 Podfrekenční a nadfrekenční ochrana zahrnující df/dt Tepelná ochrana Směroá zemní ochrana Diferenciální ochrana generátorů Ochrana při selhání ypínače Ochrana při podbuzení a ztrátě buzení Zpětná wattoá ochrana se směroou ýkonoou funkcí Kontrolní funkce startu motoru Podproudoá funkce

34 5 Asynchronní chod alternátoru 33 Měřící funkce terminálu točiého stroje REM 543 jsou dle [6]: Proud e šech 3 fázích Zemní proud I 0 Napětí e šech 3 fázích Nuloá sloţka napětí U 0 Činný ýkon Jaloý ýkon Účiník Frekence Poruchoý zapisoač Elektrické opotřebení ypínače Proozní časoý čítač Kontrola ypínacího obodu Oládací funkce terminálu točiého stroje REM 543 jsou dle [6]: Vypínač Odpojoač Staoá indikace Ochranná funkce při ztrátě buzení terminálu točiého stroje REM 543 se nazýá UE6High případně UE6Low, umoţňuje jednofázoou nebo třífázoou ochranu proti podbuzení a ztrátě buzení zaloţené na impedančním principu (iz Obr 5-1), kdy při ztrátě buzení dojde k odběru jaloého ýkonu ze sítě a impedance buzení měřená ochranou se zdá být negatiní Tato ochrana má sobě také zabudoanou blokaci, která ybaí při poklesu napájecího napětí ochrany tak, aby se předešlo nespránému yhodnocení poruchy, dále disponuje ypnutím ýstupu k zabezpečení funkce ochrany před selháním ypínače Ochrana UE6 umoţňuje měření proudu fáze buďto přes Rogowského cíku, nebo přes standardní měřící transformátor proudu, napětí je moţno měřit buďto měřícím transformátorem napětí, nebo pomocí napěťoého děliče Ochrana umoţňuje da základní módy nastaení módu Low je k dispozici poměrně široké časoé pásmo umoţňující ignoroat krátkodobé ýchylky a případně proést korekci, módu High je časoé pásmo menší a ochrana poskytuje rychlé ybaení Funkce ochrany je zaloţena na zobrazení impedance kaţdé fáze jako fázoru impedanční roině (iz Obr 5-1), řídící křika je kruţnice popsaná posuem ůči reálné ose (offset), průměrem, jehoţ elikost odpoídá elikosti X d a posunem ůči imaginární ose, kterým se určuje citliost ochrany Pokud dojde k překročení nastaené hodnoty impedance, její fázor impedanční roině stoupí do kruţnice a zůstane-li unitř po nastaený čas, ochrana ybaí V případě měření šech tří fází je kaţdá měřena nezáisle a jako ztaţná se bere nejmenší naměřená hodnota

35 6 Připojení a konfigurace terminálu REM PŘIPOJENÍ A KONFIGURACE TERMINÁLU REM543 Ke konfiguraci terminálu REM 543 je nejhodnější yuţít počítače s příslušným softwaroým ybaením Pro práci terminálu s počítačem je nutno je propojit přes komunikační kabel s koncokou kompatibilní s COM portem Komunikace probíhá na úroni SPA protokolu s yuţitím programu CAP 505 Přičemţ nastaení komunikačního protokolu stejně jako spráného komunikačního COM portu je nutno zkontroloat nastaení připojení a případně jej uprait To proedeme oteřením záloţky General Object Attributes klepnutím na tlačítko zýrazněné na obrázku 6-1 V noě oteřeném okně zolíme záloţku Communication, tak jak idíme na obrázku 6-, zde můţeme změnit komunikační protokol a nastaení pouţíaného portu, pokud klepneme na tlačítko System Configuration, objeí se nám okno znázorněné na obrázku 6-3, kde můţeme proést přidání nebo odebrání COM portu Obr 6-1 Hlaní obrazoka programu CAP 505

36 6 Připojení a konfigurace terminálu REM Obr 6- Okno General Object Attributes Obr 6-3 Okno Systém Configuration Při úspěšném propojení počítače s terminálem REM543 idíme hlaním okně programu CAP 505 (Obr 6-1) jeho leé části ybranou ochranu, se kterou budeme následně pracoat, praé poloině se nachází okno s olbami Relay Download Tool určené ke staţení a odesílání nastaení terminálu, Relay Setting Tool umoţňující konfiguraci jednotliých funkcí terminálu, Relay Mimic Editor určený k úpraě zobrazení displeje terminálu četně přiřazení funkcí a

37 6 Připojení a konfigurace terminálu REM popisků LED diodám, Relay Configuration Tool je nástroj určený k práci s funkcemi terminálu na úroni logických bloků V případě, ţe chceme stáhnout kompletní nastaení terminálu do počítače, yuţijeme funkci Relay Download Tool (iz Obr 6-1), následně se nám zobrazí okno Relay Download Tool, ybereme záloţku Receie a zolíme části, které chceme stáhnout, še potrdíme tlačítkem Receie, tak jak je idět na obrázku 6-4 Obr 6-4 Okno Relay Download Tool" 61 Nastaení terminálu REM 543 pro testoání funkce UE6High Vybereme li dojklikem olbu Relay Setting Tool (iz Obr 6-1) dojde k oteření okna zobrazeného na obrázku 6-7, kde prním řádku záloţek je členění jednotliých funkcí terminálu do skupin jako je oládání (Control lib), měření (Measurement lib) atd V záloţce měření můţeme případně změnit přeod proudoých a napěťoých transformátrů, tak aby yhooal námi poţadoané úloze Po ybrání záloţky Protection lib (knihona ochran) můţeme z druhé řady záloţek ybrat námi poţadoanou ochrannou funkci, následně se nám na třetím řádku záloţek zobrazí šechny záloţky příslušné funkce Při testoání je hodné mít šechny ostatní ochrany, které neyuţíáme, yřazené z proozu Proto musíme postupně projít šechny ochrany, které nebudeme yuţíat a u kaţdé zkontroloat záloţky Setting group 1, Setting group a Control setting, zda je poloţce Operation mode zolena olba Not in use, tak jak je idět na obrázku 6-5 Pro odeslání noého nastaení do ochrany, klepneme na tlačítko zýrazněné na obrázku 6-5, následně se nám zobrazí okno zobrazené na obrázku 6-6, dáme olbu Current page pro odeslání nastaení na aktuální stránce a potrdíme

38 6 Připojení a konfigurace terminálu REM Obr 6-5 Vyřazení ochranné funkce Zolíme ochrannou funkci UE6High a jak je z obrázku 6-7 patrné, prní ze skupiny záloţek příslušící funkci je Actual setting, zhledem k tomu, ţe tato záloţka pouze zobrazuje momentálně aktiní nastaení ochrany, nelze zde nic nastaoat, pro její aktualizaci zolíme tlačítko zýrazněné na obrázku 6-7, opět yuţijeme olbu Current page a potrdíme Jednotlié poloţky z obrázku 6-7 jsou podle [6]: Circle offset posun impedanční charakteristiky MHO ůči ose Y impedančních souřadnicích (rozmezí hodnot -10,00-10,00 pu) Circle diameter průměr kruhu impedanční charakteristiky MHO (rozmezí hodnot 0,01-60,00 pu) Cir displacem circle displacement, posun impedanční charakteristiky MHO ůči ose X impedančních souřadnicích (rozmezí hodnot -10,00-10,00 pu) Operate time čas ybaení ochrany (rozmezí hodnot 0,06-10 s)

39 6 Připojení a konfigurace terminálu REM Obr 6-6 Odeslání nastaení do ochrany Po záloţce Actual setting následují záloţky Setting group 1 a Setting group, která je znázorněna na obrázku 6-8 Parametry, které se nastaují, jsou pro záloţky stejné, toto umoţňuje nachystat da různé reţimy chránění Hodnoty označené Present Value označují aktuální nastaení, které je moţno měnit přepsáním políček New Value Veškeré nastaení je nutno proádět poměrných jednotkách, pro které podle [6] platí ztah (61) X PU = X Z N (61) Hodnoty ochrany budeme nastaoat pro následující alternátor: Typ: HV 71 51/36 Zdánliý ýkon: 600 kva Činný ýkon: 10 kw Cos φ: 0,85 Jmenoité napětí: 6300 V Frekence: 50 Hz Jmenoité otáčky: 166,7 ot/min Jmenoitý proud: 38 A Jmenoité budící napětí: V Jmenoitý budící proud: A

40 6 Připojení a konfigurace terminálu REM Spojení fází: Y Počet yedených konců: 6 Podélná reaktance: 0,83 pu Příčná reaktance: 0,55 pu Hodnoty pro nastaení ochranné funkce UE6High budou následující: Circle offset ypočítáme dle ztahu (6) Circle diameter ypočítáme dle ztahu (63) offset = 0,1 X q 0,06 p u (6) diameter = X q = 0,55 p u (63) Circle displacement: Operate time: Ponecháme nastaený na 0 Nastaíme na 0,06 s Po proedení nastaení proedeme uloţení do ochrany Obr 6-7 Zobrazení Actual Setting funkce UE6High

41 6 Připojení a konfigurace terminálu REM Obr 6-8 Nastaení Setting group Na obrázku 6-9 je idět záloţka Control setting, která umoţňuje měnit nastaení jako je momentálně aktiní skupinu nastaení, proádět testoání, dočasně ypnout jakékoli chránění, nastaení měřícího módu, který určuje, jakým způsobem bude proedeno měření (které eličiny a fáze budou měřeny) a nastaení délky traní impulsu k ybaení ochrany Pro naše testoání změníme nastaení těchto poloţek: Measuring mode: 3 phase phase Group selection: podle toho e které skupině jsme upraili nastaení Operate direction: můţeme yuţít k otočení impedanční charakteristiky o 180

42 6 Připojení a konfigurace terminálu REM Obr 6-9 Zobrazení Control setting Na obrázku 6-10 je idět záloţka Input data zobrazující měřené eličiny, impedanci kaţdé fáze (Z1-Z3), úhel impedance kaţdé fázi (A1-A3), signál pro interní nebo eterní blokoání, signál přepínání mezi děma nastaitelnými skupinami měření a signál resetoání ýstupů i registrů Na obrázku 6-11 je záloţka pro sledoání ýstupu z ochrany e formě stau startoacího, ybaoacího a chyboého signálu

43 6 Připojení a konfigurace terminálu REM543 4 Obr 6-10 Zobrazení záložky Input data Obr 6-11 Zobrazení záložky Output data

44 6 Připojení a konfigurace terminálu REM Na obrázku 6-1 je idět prní ze tří záloţek skupiny zajišťující nahráání dat pro yhodnocení působení ochrany a diagnostiku poruchy V záznamu je datum, čas, trání, impedance a úhly impedancí jednotliých fázích, sta budícího proudu, sta blokoacího stupního signálu a která ze skupin nastaení Setting group je aktiní Obr 6-1 Zobrazení záložky Recorded data 1

45 7 Popis testoání terminálu REM POPIS TESTOVÁNÍ TERMINÁLU REM 543 K testoání ochranné funkce UE6High terminálu točiého stroje REM 543 yuţijeme testoacího zařízení ochran TZO 3 yráběného firmou EGÚ Brno, které budeme oládat z připojeného PC, je také hodné připojit analyzátor sítě Chauin Arnou CA 8334B pro zobrazení okamţitých hodnot proudu a napětí e formě fázoroého diagramu Nejdříe proedeme zapojení dle obrázku 7-3, které ychází z obrázku 7-4, pro zapojení měřících stupů yuţijeme sorkonici X11, pro zapojení signalizace ybaení na testoací zařízení TZO 3 yuţijeme sorkonici X51 a na ní sorky číslo 4 a 6, které propojíme s logickým stupem IN1 na TZO 3 Proudoé ýstupy z TZO 3 zapojíme na proudoé stupy REM 543, pro prní fázi pouţijeme sorky číslo 1 a, pro druhou fází sorky 4 a 5, pro třetí fázi 7 a 8 Napěťoé ýstupy z TZO 3 zapojíme do trojúhelníka na sorky 7, 5, 4, a 19, 18 Při ytáření popisu obsluhy zařízení TZO 3 byly pouţity firemní materiály firmy EGÚ Brno [8] Pro aktioání komunikace mezi zařízením TZO 3 a PC je třeba spustit TZO 3 a zmáčknout tlačítko Rem/Local umístěné na čelním panelu Prní budeme proádět testoání postupnou změnou napětí nebo proudu, k tomuto pouţijeme zkoušku typu trend, tu zolíme tak, ţe klepneme na tlačítko MODE a nabídce, která se objeí, zolíme zkoušku typu trend, tak jak je zobrazeno na obrázku 7-1 Zkouška typu trend se yznačuje lineární postupnou změnou zolené eličiny, jejíţ elikost se průběhu času měnit se zadanou strmostí Následně zmáčkneme tlačítko EDIT a okně zobrazeném na obrázku 7- nastaíme počáteční hodnoty eličin pro šechny 3 fáze Následně oteřeme na horní liště menu Trend a zolíme poloţku eličina, tak jak je idět na obrázku 7- Tímto se nám oteře okno, jak jej idíme na obrázku 7-5, kde zolíme práě jednu eličinu, která se bude měnit Dalším krokem je nastaení strmosti, tedy rychlosti změny, měněné eličiny četně koncoé hodnoty, po jejímţ dosaţení jiţ nedochází k dalším změnám Na záěr nastaíme časy, podle [7] platí: T 1 této etapě se šechny ýstupy ynulují po stanoenou dobu T této etapě probíhá nastaoání počátečních poţadoaných hodnot T 3 této etapě se zadaná eličina mění stanoenou rychlostí po zadaný čas, dokud nezapůsobí ochrana, případně do dosaţení limitní hodnoty, čímţ je pokus ukončen

46 7 Popis testoání terminálu REM Obr 7-1 Volba typu zkoušky Obr 7- Nastaení eličin pro zkoušku typu trend

47 7 Popis testoání terminálu REM Obr 7-3 Schéma propojení REM 543, TZO 3 a PC

48 7 Popis testoání terminálu REM Obr 7-4 Schéma zapojení terminálu REM 543[7]

49 7 Popis testoání terminálu REM Obr 7-5 Volba proměnné eličiny Obr 7-6 Nastaení proměnné eličiny

50 7 Popis testoání terminálu REM Druhým proáděným druhem testu je test zkouškou typu zkrat, po jejím zolení se nám oteře okno, jak jej idíme na obrázku 7-7, kde zadané časy podle [7] znamenají: T 0 doba, po kterou jsou eličiny ynuloány T K- čas určený k nastaoání poţadoaných hodnot eličin T K této etapě dochází k simulaci zkratu T K+ této etapě se nastaují eličiny tak, aby odpoídaly reálným eličinám obodu po skončení zkratoého děje Na obrázku 7-8 idíme okno nastaoání eličin zkoušky typu zkrat, kde označení fi00 podle [7] reprezentuje fázoý posun počátku zkratu na křice napětí, Tss0 podle [7] reprezentuje časoou konstantu zanikání stejnosměrné sloţky (pokud je hodnota nastaena na 0, ýpočet stejnosměrné sloţky se nepouţíá) Zkoušku zahájíme zmáčknutím tlačítka start Obr 7-7 Nastaení časů testu zkoušky typu zkrat Obr 7-8 Nastaení eličin zkoušky typu zkrat

51 7 Popis testoání terminálu REM Naměřené a ypočítané hodnoty Jmenoitou impedanci ypočítáme z hodnot fázoého napětí (57,7V) a proudu (5A) sekundární strany přístrojoých transformátorů ze ztahu (71) Z N = U N I N (71) Z N = 57,7 V 5 A Z N = 11,54 Ω Pro hodnoty tabulce 7-1 jsme yuţili zkoušku typu trend s napětím nastaeným na 9V a nastaili jsme pokles proudu z 15 A se strmostí -1 A s -1 Pro hodnoty tabulce 7- jsme nastaili hodnotu proudu na 5 A, měnili jsme hodnotu napětí z 57,5 V se strmostí - V s -1 Tabulka 7-1 Horní část charakteristiky φ [ ] U [V] I [A] Zpu Zp u 0 9 6,66 0,117-0,09-0,075i ,04 0,086-0,055-0,066i ,74 0,073-0,036-0,063i ,94 0,065-0,0-0,061i ,66 0,06-0,011-0,061i ,88 0,061-0,061i ,6 0,06 0,011-0,061i ,90 0,066 0,0-0,06i ,7 0,073 0,036-0,063i ,00 0,087 0,056-0,066i ,58 0,119 0,091-0,076i Tabulka 7- Spodní část charakteristiky φ [ ] U [V] I [A] Zpu Zp u 0 18,1 5 0,314-0,4-0,0i 30 4,6 5 0,46-0,74-0,37i 40 9,3 5 0,508-0,54-0,44i 50 3,6 5 0,565-0,193-0,531i 60 34,5 5 0,598-0,104-0,589i 70 35, 5 0,610-0,61i 80 34,5 5 0,598 0,104-0,589i 90 3,6 5 0,565 0,193-0,531i 300 9,3 5 0,508 0,54-0,44i 310 4,7 5 0,48 0,75-0,38i 30 18,1 5 0,314 0,4-0,0i

52 7 Popis testoání terminálu REM Příklad ýpočtu Z PU ze ztahu (7) pro prní řádek tabulky 7-1 a 7- Z PU = U I Z N (7) 9 V 6,66 A Z PU = 11,54 Ω Z PU = 0,117 18,1 V Z PU = 5 A 11,54 Ω Z PU = 0,314 Pro měření hodnot tabulce 7-3 jsme nastaili napětí na 57,7 V a proud jsme zětšoali z hodnoty 5 A se strmostí 0, A s -1 Tabulka 7-3 Spodní část charakteristiky φ [ ] U [V] I [A] Zpu Zp u 0 57,7 15,8 0,316-0,4-0,03i 30 57,7 11,64 0,430-0,76-0,39i 40 57,7 9,84 0,508-0,54-0,44i 50 57,7 8,84 0,566-0,193-0,53i 60 57,7 8,34 0,600-0,104-0,59i 70 57,7 8,0 0,610-0,61i 80 57,7 8,34 0,600 0,104-0,59i 90 57,7 8,84 0,566 0,193-0,53i ,7 9,84 0,508 0,54-0,44i ,7 11,68 0,48 0,75-0,38i 30 57,7 15,9 0,314 0,41-0,0i Příklad ýpočtu Z PU ze ztahu (7) pro druhý řádek tabulky ,7 V 11,64 A Z PU = 11,54 Ω Z PU = 0,430

53 7 Popis testoání terminálu REM V tabulce 7-4 jsme měnili strmost změny napětí Počáteční hodnota napětí byla 57,7 V a nastaená hodnota proudu byla 5 A, fázor impedance byl nastaen úhlu 60 Tabulka 7-4 Poronání ybaení pro různé strmosti změny eličiny S [V/s] φ [ ] U [V] I [A] Zpu Zp u ,0 5 0,589-0,10-0,58i ,4 5 0,596-0,104-0,587i ,1 5 0,574-0,1-0,565i ,3 5 0,560-0,097-0,551i ,1 5 0,556-0,097-0,548i -57, ,8 5 0,551-0,096-0,543i Příklad ýpočtu Z PU ze ztahu (7) pro prní řádek tabulky V Z PU = 5 A 11,54 Ω Z PU = 0,58955 Hodnoty tabulce 7-5 byly naměřeny pomocí zkoušky typu zkrat, ţdy dojice hodnot pro stejný úhel natočení fázoru impedance, jednou pro změnu proudu při plném napětí (57,7 V) a podruhé pro změnu napětí při plném proudu (5 A) dolní části charakteristiky Pro fázory impedancí horní části charakteristiky bylo moţno hodnoty naměřit pouze se sníţeným napětím na 9 V Čas T k0 byl nastaen na 1 s, čas T K- na 8 s, čas T K na 5 s a čas T K na 6 s Při změně napětí nastaíme koncoou hodnotu na 10 V, při změně proudu nastaíme koncoou hodnotu na 15 A Tabulka 7-5 Čas ybaení při zkoušce typu zkrat φ [ ] U [V] I [A] Zpu Zp u t [ms] 50 3,6 5,00 0,565-0,193-0,531i ,7 8,86 0,564-0,193-0,53i ,6 5,00 0,565 0,193-0,531i ,7 8,86 0,564 0,193-0,53i ,0 11,94 0,065-0,0-0,061i ,0 11,90 0,066 0,0-0,06i 66 Příklad ýpočtu Z PU ze ztahu (7) pro třetí řádek tabulky 7-5 3,6 V Z PU = 5 A 11,54 Ω Z PU = 0,564991

54 8 Záěr a ýsledky měření 53 8 ZÁVĚR A VÝSLEDKY MĚŘENÍ Hodnoty poměrné impedance ypočítané tabulkách 7-1 a 7- jsou znázorněny a proloţeny na obrázku 8-1 Z hodnot tabulce 7-5 yplýá, ţe při nastaení zpoţdění ochrany na 0,06 s se ypínací čas ochrany pohybuje rozmezí 61 aţ 7 ms Podle tabulky 7-4 je rozdíl impedancí při ybaení ochrany pro různou strmost měněné eličiny zanedbatelná 81 Současný sta Obr 8-1 Vypínací charakteristika ochrany UE6High Mezi laboratorními úlohami laboratořích ústau elektroenergetiky VUT Brně nebyla zatím zahrnuta úloha obsahující problematiku diagnostiky ztráty buzení synchronního alternátoru ani měření ypínací charakteristiky této ochrany zaloţené na principu funkce distanční ochrany a zpětného toku jaloého proudu Realizaci laboratorní úlohy zabýající se ochranou při ztrátě