对流过一个电气部件的电流进行限制的方法和限流装置制造方法及图纸

为了限制流过一个电气部件（７６）、尤其是一台涡轮发电机的转子绕组的电流（Ｉ），以部件（７６）的热负荷（ｂ）作为限制基础。由此可靠避免部件（７６）被过热，同时使电流（Ｉ）、尤其是一次冲击励磁时的电流（Ｉ）完全被耗尽。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
对流过一个电气部件的电流进行限制的方法和限流装置本专利技术涉及一种对流过一个电气部件，尤其是一个电流线圈的电流进行限制的方法以及一种限流装置，利用该电流装置可限制流过一个电气部件的电流。从美国专利USPS5321308中可了解到一种控制流过发电机的转子绕组的励磁电流的方法，其中借助励磁电流和转子绕组的欧姆电阻值计算转子的温度，作为计算基础的则是已公知的关于铜的电阻一温度一关系。在转子过热时，就降低励磁电流。美国专利USPS5198744公开了一种发电机，尤其是一种用于汽车的起动机。其中，根据测得的发电机内的温度来调节通过发电机的励磁线圈的励磁电流。优选由测量温度来计算在发电机内某些部位处的温度。通过借助发电机温度来调节励磁电流，允许发电机在暂时过激励的状态下或者在高环境温度下运行。本专利技术的目的在于提供一种对流过一个电气部件的电流进行限制的方法，其中可靠避免电气部件被过热，但同时仍引导足够大的电流通过电气部件。本专利技术的另一目的是提供一种对流过一个电气部件的电流进行限制的限流装置，利用它，在保持高的运行安全性的同时，能在很大程度上消尽电流值。本专利技术关于方法方面的目的通过一种对流过一个电气部件的电流进行限制的方法来实现，其中，首先确定出电气部件随时间的温度变化曲线，再由此求出电气部件所受热负荷，在此，对电流进行限制，使热负荷保持低于一可预定的负荷最大值。电气部件的热负荷是电气部件在受一定时间的高温之后其材料所受应力的量度。通过借助热负荷来限制电流，一方面使得电气部件不会承受超过允许量的热负荷。另一方面使得电流在其大小及延续时间方面被完全耗尽，这是因为通过热负荷可将电流的数值和延续时间调节到这么高和这么长，即，使得对于电气部件正好还没有造成损害。换句话说，在预先确定能可靠-->避免受到热负荷损害的情况下，电流可以有一个最大值和/或最长持续时间。仅仅根据电气部件的温度来调节不能保证完全耗尽电流，因为对电气部件因受热负荷出现的瞬时高温进行分析得到的结果，不同于对电气部件在一较长的时间段内出现的较高温度进行分析得到的结果。优选这样来定义电气部件的极限温度，即，处于极限温度之上的电气部件在经过一定的时间后会受到损害，在此，通过对温度变化曲线求和或求积分，计算出热负荷，此时，温度处于极限温度之上。极限温度是这样一个温度值，即，当电气部件处于这一温度值之上经过一平均寿命尺度的关键性时间段之后会出现热损坏。换句话说，通过定义极限温度，提供了一个参数，当处于该参数之上时，电气部件会承受一个关键性的热负荷。通过在电气部件的温度高于极限温度的那个或那些时间段内，对温度求和和/或求积分求出热负荷。优选可采用电气部件的一个热时间常数来计算热负荷，该热时间常数表示电气部件特征性的加热时间或冷却时间。借助热时间常数，在计算热负荷时考虑电气部件的热惰性。例如在因温度高于极限温度而切断电流之时，电气部件的温度通常会呈指数级地衰减。电气部件的温度因而在一定的时间段内尽管电流已被切断仍高于极限温度。由此得出电气部件的热负荷，利用该热负荷来控制并限制重新接通的电流。优选由下列公式来计算热负荷：b(t0)=1A∫0t0T(t)-TGdt,]]>在此，b(t0)：在时间t0时的热负荷，T(t)：电气部件随时间变化的温度，TG：极限温度，A：积分常数。积分常数A反映了电气部件的热惰性，它优选按下列公式求出：A=Z[(TS-TG)1nTS-TGTS-Tu],]]>其中，Z：电气部件的热时间常数，Ts：电气部件在静电流时形成的温度，-->Tu：电气部件在电流被切断时的瞬时温度。优选测量或计算出温度随时间的变化曲线。电气部件随时间变化的温度曲线可连续地或不连续地通过一个适当的测量装置来测量。所测得的温度随时间变化的曲线随后可用来确定热负荷。但也可通过计算求出温度的时间曲线。为此优选计算出电气部件的温度与电流的关系，由这样一层关系并借助电流的时间曲线计算出温度的时间曲线。通过考虑电气部件的欧姆电阻值可根据电流计算出电气部件的温度。也优选考虑电气部件的热阻值。另外优选在计算温度时弄清非电损失、例如摩擦损失和/或冷却电气部件的冷却液体的冷却剂温度。优选按照下列公式根据电流来计算部件温度：其中：T：部件温度；RT：热阻值；RO(20℃)：在20℃时的欧姆电阻值；X：用于电气部件平均温度的加权因子(Wichtungsfaktor)；I：通过电气部件的电流；TK：冷却剂温度；TR：因非电损失引起的温度升高；T1,T2：常数，优选T1=255℃,T2=235℃。计算电气部件的温度省下了用于测量电气部件温度的测量技术方面的费用。例如在发电机的转子绕组上，这一费用特别显著，因为必须询问旋转转子的温度测量值。优选要对功率大于10MVA，尤其是大于100MVA的发电机，尤其是涡轮发电机的转子绕组和/定子绕组中的电流进行限制。由于在一台涡轮发电机中的功率密度很高，该发电机的电绕组内会产生很高的温度，这在某些情况下会显著损伤绕组。由于对发电机的运行安全有特别高的要求，这就要求有一种特别安全的用于对流过一个发电机的绕组的电流进行限制的方法，并且能特别精确地报告该电绕组的温度。这些可按特别可靠、但简便的方式借助确定电绕组的热负荷并通过限制电流来保证。-->所述电流优选是通过转子的励磁电流，其中，励磁电流按照一种称为“冲击励磁”的方式被冲击式地提高到一个多需求值(Mehrbedarfswert)。在一台发电机上，对其输出功率可能在短时间内会形成需求高峰。这样一种需求高峰在一台与电网相连接的发电机上以电网电压的沉没(Absacken)形式表现出。通过提高流过转子的励磁电流，可对此予以补偿。提高励磁电流可增强转子的励磁磁场，从而在定子内感应出更高的电压。励磁电流这种短时间内冲击式的提高称为冲击励磁。励磁电流在短时间内会提高到某个多需求值。这个更高的电流通常会导致电绕组被加热到超过极限温度，从而给电绕组带来热负荷。迄今为止励磁电流的提高通常被限制在某个时间窗内、亦即一预定的时间段内。在该时间窗结束之后，励磁电流必须被限制到其额定值。这会带来两个问题：一个是所述时间窗可能太短，这就是说，在中击励磁前在电绕组中产生的热负荷可能会使提高的励磁电流在更长的时间内保持在多需求值。这样人们要更好地考虑满足所提高的电网要求。另一个问题是，当电网电压在短时间内依次出现波动时，会导致前后依次出现中击励磁。在此情形下，励磁电流可能会通过一个紧跟第一冲击励磁的第二中击励磁的作用，在被限制到其额定值之后随即又重新被提高到所述多需求值。当多个冲击励磁前后依次出现时，尽管设有预定的时间窗，仍然会导致电磁绕组受到不允许的高的热负荷。通过借助电磁绕组的热负荷来控制，进而对励磁电流进行限制，可避免上述缺点。通过测算出热负荷，可判断出是否励磁电流可能还要在较长的时间内被保持在多需求值，或者是否必须对冲击励磁进行限制。励磁电流在此优选在一个时限内被保持在多需求值，其中，借助热负荷确定时限。优选在在第一中击励磁之后，只有当转子绕组温度低于极限温度时，才允许跟随第一中击励磁的第二中击励磁发生。优选在前后依次发生的冲击励磁之间设有一个最小时间间距。该时间间距在任何情况下都能遵守。本专利技术方法方面的目的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对流过一个电气部件（７６）的电流（Ｉ）进行限制的方法，其中，确定出电气部件（７６）随时间的温度变化曲线（Ｔ（ｔ）），并由此求出电气部件（７６）所受热负荷（ｂ），在此情况下，对电流（Ｉ）进行限制，使热负荷（ｂ）保持低于一可预定的负荷最大值（ｂ↓［Ｍ］）。

【技术特征摘要】
DE 1998-8-31 19839623.61、一种对流过一个电气部件(76)的电流(I)进行限制的方法，其中，确定出电气部件(76)随时间的温度变化曲线(T(t))，并由此求出电气部件(76)所受热负荷(b)，在此情况下，对电流(I)进行限制，使热负荷(b)保持低于一可预定的负荷最大值(bM)。2、如权利要求1所述的方法，其中，这样来定义电气部件(76)的极限温度(TG)，即，处于极限温度(TG)之上的电气部件(76)会受到热损害，在此，通过对温度(T)高于极限温度(TG)的温度变化曲线(T(t))求和和/或求积分，计算出热负荷(b)。3、如权利要求2所述的方法，其中，采用电气部件(76)的一个热时间常数(Z)来计算热负荷，该热时间常数(Z)表示电气部件特征性的加热时间或冷却时间。4、如权利要求3所述的方法，其中，由下列公式来计算热负荷(b)：b(t0)=1A∫0t0T(t)-TGdt,]]>在此，b(t0)：在时间t0时的热负荷，T(t)：电气部件随时间变化的温度，TG：极限温度，A：积分常数。5、如权利要求4所述的方法，其中，所述公式被划分成一个加热部分(b1)和一个冷却部分(b2)，在此，热负荷由加热部分和冷却部分的和构成，冷却部分的温度曲线(T(t))近似为一个指数性衰减函数。6、如上述任一项权利要求所述的方法，其中，测量所述温度的时间特性曲线(T(t))。7、如权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，计算所述温度的时间特性曲线(T(t))。8、如权利要求7所述的方法，其中，根据电流(I)计算电气部件(76)的温度(T)，在此，由电流(I)的时间特性曲线(I(t))计算温度的时间特性曲线(T(t))。9、如上述任一项权利要求所述的方法，其中，所述电气部件(76)是一个转子绕组或定子绕组(76A,76B)或一个滑环(71)或一个发电机(70)的励磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：赫尔曼霍夫曼，鲁迪特库茨纳，乔恩斯坦博林克，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]