Материал: Lekcija_No_7

В случае потери возбуждения все гидрогенераторы необходимо отключать от сети или немедленно принять меры к восстановлению нормального режима, для этого гидрогенераторы оснащаются защитой от потери возбуждения, действующей на отключение и развозбуждение, а на мощных гидрогенераторах дополнительно устанавливается специальная защита от асинхронного хода, действующая на немедленную разгрузку генератора по активной мощности и если асинхронный ход не устраняется – на отключение от сети и развозбуждение генератора.

В соответствии с требования ПУЭ для генераторов напряжением выше 1 кВ и мощностью более 1 МВт, должны быть предусмотрены устройства РЗ от следующих видов повреждений и нарушений нормального режима работы:

−междуфазных к.з. в обмотке статора генератора и на его выводах;

−однофазных замыканий на землю в обмотке статора;

−двойных замыканий на землю, одно из которых – в обмотке статора, а второе – во внешней сети;

−замыканий между витками одной фазы в обмотке статора;

−внешних к.з.;

−перегрузки токами обратной последовательности (для генераторов мощностью более 30 МВт);

−симметричной перегрузки обмотки статора;

−перегрузки обмотки ротора током возбуждения (для генераторов с непосредственным охлаждением проводников обмоток);

−замыкания на землю в цепи возбуждения;

−асинхронного режима с потерей возбуждения.

Выводы:

1.В процессе эксплуатации в генераторах могут возникать повреждения и ненормальные режимы.

2.К основным видам повреждений генераторов относятся:

−междуфазные к.з. (3-х и 2-х фазные к.з.);

−замыкания на землю (корпус) одной фазы обмотки статора;

−замыкания на землю (корпус) в обмотке ротора (в одной или в 2х точках цепи возбуждения);

−замыкания между витками одной фазы обмотки статора;

−витковые замыкания в обмотке ротора.

3.Ненормальными (анормальными) режимами генератора считаются:

−перегрузка по току статора (симметричная и несимметричная);

−перегрузка по току ротора;

−повышение напряжения;

−асинхронный режим.

4.Генераторы должны оснащаться защитами от внутренних повреждений и опасных ненормальных режимов, т.е. таких режимов, которые могут привести к повреждению генератора.

5.Защиты от внутренних повреждений должны отделить генератор от сети, отключив генераторный выключатель, и прекратить ток в обмотке ротора отключением автомата гашения поля (АГП), т.е. развозбудить генератор.

6.При ненормальных режимах работы генератора, не требующих немедленного отключения, защита, как правило, должна действовать на сигнал для принятия дежурным персоналом мер по устранению ненормального режима без отключения генератора. Если возникший ненормальный режим нельзя устранить, то защита должна действовать на отключение генератора от сети.

5.2.Продольная дифференциальная защита

Основной защитой генератора от междуфазных к.з. в обмотке статора генератора и на его выводах является продольная дифференциальная защита.

Принцип действия продольной дифференциальной защиты основан на сравнении величин и фаз токов по концам защищаемой зоны.

Схема, поясняющая принцип действия защиты представлена на рис.7-2.

Рис.

Реле защиты подключается на разность токов трансформаторов тока с одинаковыми коэффициентами трансформации установленных со стороны главных выводов и со стороны нейтрали генератора, поэтому в зону действия защиты входят обмотка и выводы (главные и нулевые) статора генератора.

При внешнем к.з. (К1) и в нагрузочных режимах токи в первичных обмотках трансформаторов тока (II и III) равны по величине и направлены в одну сторону (к месту к.з.), а ток в реле Ip=IIB-IIIB равен нулю поэтому защита не работает.

При к.з. в зоне действия защиты (К2) первичные токи к.з. направлены встречно (противоположны по фазе), ток в реле суммируется Ip=IIB+IIIB и реле срабатывает если

Ip>Iс.з.

Продольная дифференциальная защита должна действовать на отключение генераторного выключателя и развозбуждение генератора (отключение автомата гашения поля – АГП).

В действительности из-за погрешностей трансформаторов тока в реле появляется ток небаланса Ip=Iнб. Для исключения ложной работы защиты ток срабатывания продольной диф. защиты генератора выбирается по условию отстройки от тока небаланса, проходящего в реле при внешних к.з.:

где:

Кα=1÷2 - коэффициент апериодичности, учитывающий наличие апериодической составляющей в токе к.з.

Кα=1,5 - для реле тока типа РТ-40

Кα=2,0 Кодн=0,5÷1,0 fi=0,1

Защита может ложно сработать при обрывах проводов в её плечах, так как при этом в реле одной фазы появляется ток, соответствующий току нагрузки генератора. Поэтому ток срабатывания защиты выполненной с использованием реле тока РТ-40 определяют по выражению:

Iс.з.=1,3Iг.ном

при этом чувствительность защиты существенно уменьшается.

Схема продольной диф. защиты на реле РНТ (рис. 7-3, б) используется на генераторах мощностью выше 30 МВт, при этом защита выполняется, как правило, в 3-х фазном исполнении независимо от наличия защиты от замыканий на землю, действующей на отключение.

При использовании реле типа РНТ с быстронасыщающимся трансформаторами (БНТ) дифференциальная защита имеет задержку на срабатывание на время присутствия в токе к.з. значительной апериодической составляющей. При этом Кa=1. Наличие в схеме БНТ позволяет эффективно отстраиваться от бросков тока небаланса при внешних к.з., но приводит к увеличению на 1,0÷1,5 периода времени действия защиты при внутренних к.з. Кроме того, наличие выравнивающих обмоток у реле РНТ позволяет скомпенсировать неравенство токов в плечах диф. защиты.

Ток срабатывания защиты с использованием реле РНТ определяется по выражению:

Iс.з.=(0,5-0,6) Iг.ном.

при этом чувствительность защиты выше, чем в защите с токовыми реле РТ-40.

Для сигнализации обрыва соединительных проводов токовых цепей диф. защиты в нулевой провод токовых цепей включается токовое реле Т0, ток срабатывания которого устанавливается равным (0,2÷0,3) Iг.ном.

На рис. 7-4 представлена упрощённая схема продольной диф. защиты генератора с использованием реле подключенных через быстронасыщающиеся трансформаторы с торможением (с использованием реле ДЗТ) с током срабатывания

Iñ.ç. =(0,1 −0,2)Iã.íîì

Рис. 7 4. Упрощённая схема продольной диф. защиты генератора на реле ДЗТ

При использовании дифференциальных реле с торможением типа ДЗТ в которых сочетается два принципа отстройки защиты от тока небаланса: применение быстронасыщающегося трансформатора для ограничения Iнб, поступающего в реле и торможения, при котором ток срабатывания реле автоматически увеличивается с ростом тока к.з. При этом Iс.з.=(0,1-0,2) Iг.ном.

Реле ДЗТ имеют тормозную (Wт) и рабочую (Wр) обмотки. Тормозная обмотка, как правило, включается на ток трансформаторов тока со стороны главных выводов генератора, а рабочая – по дифференциальной схеме на разность токов через быстронасыщающийся трансформатор.

Чувствительность продольной дифференциальной защиты генератора проверяют по току 2-х фазного к.з. на выводах отключённого от сети генератора:

I(2)

Ê ÷ = ê.ìèí ≥ 2

Ic.ç.

Следует отметить, что продольная дифференциальная защита является быстродействующей защитой с абсолютной селективностью, так как работает без выдержки времени, а селективность её действия обеспечивается самой схемой защиты (защита действует только при к.з. внутри защищаемой зоны – в зоне между ТТ установленных на главных и нулевых выводах обмотки статора генератора).

Кроме того, продольная диф. защита генератора не действует при замыканиях между витками одной и той же фазы обмотки статора, а также при междуфазных к.з. вблизи нулевой точки генератора (в мёртвой зоне). Однако, из-за небольших потенциалов в этой части цепи статора генератора, вероятность возникновения там к.з. незначительна.

Выводы:

1.Продольная дифференциальная защита является основной защитой генератора от междуфазных к.з. в обмотке статора и на его выводах.

2.Продольная дифференциальная защита является защитой с абсолютной селективностью, обладает необходимыми быстродействием и надёжностью; селективность действия обеспечивается её принципом действия основанном на сравнении величин и фаз токов по концам защищаемой зоны.

3.Высокая чувствительность защиты обеспечивается соответствующим выбором трансформаторов тока, применением дифференциальных реле с БНТ, а также диф. реле с торможением.

4.Недостатком продольной диф. защиты с БНТ является наличие некоторого замедления её действия при к.з. в зоне (до 0,06÷0,1 с).

5.3.Поперечная дифференциальная защита

Продольная диф. защита генератора не действует при витковых замыканиях в обмотке статора, так как токи, проходящие со стороны главных и нулевых выводов в этом случае одинаковы.

Защиту от витковых замыканий на генераторах, не имеющих параллельных ветвей в обмотке статора вследствие отсутствия простых способов её исполнения, не предусматривают.