Материал: Lekcija_No_7

срабатывать при замыканиях на стат оре генератора и в то же время должна не действовать при внешних однофазных замыканиях и внешних междуфазных к.з. Защита выполняется с действием на отключение и развозбуждение генератора при токах замыкания на землю 5А и выше, поскольку при этом имеется опасность повреждения стали сердечника статора генератора. При токах замыкания на землю менее 5А защита может действовать на сигнал, так как при этих токах не отмечено опасных повреждений статора генератора.

Схема защиты от однофазных замыканий на землю для генератора, имеющего кабельные выводы, приведена на рис. 7-10, а. Токовое реле Т1 типа РТ-40 подключается ко вторичной обмотке ТНП. Для предотвращения неправильного действия защиты от кратковременных токов небаланса вызванных переходными процессами при замыканиях на землю во внешней сети в схемы защиты введено реле времени, создающее выдержку времени порядка 0,5-2 с. Напряжение для подмагничивания ТНП (~100В) подаётся от трансформатора напряжения установленного на главных выводах генератора.

Рис. 7 10. Схема защиты обмотки статора генератора от замыканий на землю

Всхеме защиты имеется вольтметр с кнопкой, с помощью которого можно определить примерное количество замкнувшихся витков в обмотке статора. При этом, чем дальше от нулевой точки обмотки статора генератора тем больше будут показания вольтметра. По вольтметру можно также обнаружить замыкание на землю

вобмотке статора генератора, до включения генератора в сеть, когда защита с ТНП работать не будет. Токовое реле Т2 предназначено для действия защиты при двойных замыканиях на землю, когда одно замыкание произошло во внешней сети генераторного напряжения, а другое в обмотке статора генератора. В этом случае защита действует на отключение генератора без выдержки времени на выходное промежуточное реле через указательное реле.

Всхеме защиты проведённой на рис. 7-10, б предусмотрен автоматический вывод защиты из действия при внешних к.з., которые могут сопровождаться большими токами небаланса в ТНП, при помощи промежуточного реле П размыкающего цепь отключения от чувствительного токового реле Т1 (при срабатывании максимальной токовой защиты генератора от междуфазных к.з.).

Ток срабатывания первой ступени защиты (чувствительного реле) должен удовлетворять следующим условиям:

− быть не выше 5А, чтобы обеспечить отключение генератора при токах замыкания:

Iс.з.≤5А

− быть больше тока небаланса, проходящего через ТНП при внешнем 2-х фазном к.з.:

(Кн2=1,3÷1,5).

Ток срабатывания второй (грубой) ступени защиты должен превышать максимальное значение броска тока в реле при внешних повреждениях (отстраивается от бросков ёмкостного тока при внешнем к.з. с учётом тока небаланса

ТНП:

Iс.з.≥Кн1Iс.Г.+Кн2Iнб. макс

где:

Iнб.макс - максимальный ток небаланса при внешних к.з.

Следует отметить, что токовая защита нулевой последовательности генератора имеет мёртвую зону вблизи нейтрали генератора, так как ток замыкания пропорционален доле замкнувшихся витков обмотки статора.

Токовые защиты нулевой последовательности с использованием ТНП нашли широкое применение на генераторах малой и средней мощности (<100 МВт), работающих с изолированной нулевой точкой обмотки статора непосредственно на шины генераторного напряжения (когда ёмкостные токи Iс.Г. значительно меньше ёмкостных токов остальной части сети).

На генераторах, работающих в блоке с трансформаторами, устанавливаются защиты от однофазных замыканий на землю, реагирующие на напряжение нулевой последовательности (применяют максимальную защиту напряжения нулевой последовательности). Однако эти защиты также имеют мёртвую зону, расположенную вблизи нейтрали обмотки статора генератора.

Для мощных генераторов считается целесообразным защищать 100% витков обмотки статора. Для этого применяют специальные защиты с использованием других принципов (например, гармоник нулевой последовательности).

Выводы:

1.На генераторах малой и средней мощности (менее 100 МВт) с изолированной нейтралью, работающих непосредственно на шины генераторного напряжения в качестве основной защиты обмотки статора от однофазных замыканий применяют токовую защиту нулевой последовательности с ТНП.

2.Основным недостатком токовой защиты нулевой последовательности является наличие мёртвой зоны вблизи нейтрали генератора.

3.На генераторах, работающих в блоке с трансформаторами в качестве защиты обмотки статора от однофазных замыканий, применяют максимальную защиту напряжения нулевой последовательности, которая также как и токовая защита с ТНП имеет мёртвую зону вблизи нейтрали обмотки статора генератора.

4.Генераторы большой мощности (более 100 МВт) должны оснащаться защитами от замыканий на землю в обмотке статора без зоны нечувствительности защитами, охватывающими 100% витков обмотки статора).

5.5. Токовые защиты генератора от внешних к.з. и перегрузок

Защиты генератора от внешних междуфазных к.з. предназначены для отключения от сети генератора в случае отказа защит и выключателей смежных присоединений, а также для резервирования основных защит генератора при внутренних междуфазных к.з. в обмотке статора с действием на отключение и развозбуждение генератора.

Генераторы оснащаются также защитами от перегрузок (симметричных и несимметричных), которые, как правило, действуют на сигнал на электростанциях с постоянным дежурным персоналом и на разгрузку или отключение генератора при отсутствии дежурного персонала.

При внешних междуфазных к.з. защита генератора должна по возможности быстро действовать на отключение. Обычная МТЗ с реле включёнными на полные токи фаз, как правило, не может быть использована в качестве защиты генератора от внешних к.з. из-за недостаточной её чувствительности и необходимости отстройки её времени срабатывания от времени действия токовых защит смежных элементов сети. Поэтому в качестве защит генераторов от внешних к.з.

применяются: максимальные токовые защиты с дополнительными пусковыми органами напряжения, токовые защиты обратной последовательности от несимметричных к.з. и дистанционные защиты.

Для генераторов малой и средней мощности с косвенным охлаждением в качестве защит от перегрузок применяют простые токовые защиты, реагирующие на увеличение фазного тока (сигнализация о симметричных перегрузках) и появление тока обратной последовательности (сигнализация о несимметричных перегрузках).

Для мощных генераторов, имеющих непосредственное охлаждение проводников обмоток статора, применяются защиты от перегрузок токами обратной последовательности действующими на разгрузку или отключение генератора с выдержками времени соответствующими перегрузочной способности генератора.

Максимальная токовая защита от внешних к.з. с блокировкой (пуском) по напряжению

Схема защиты представлена на рис. 7-11.

Реле тока защиты РТЗ-РТ5 подключаются к трансформаторам тока расположенным на нулевых выводах обмотки статора генератора. При таком подключении защита не только реагирует на внешние к.з., но и резервирует продольную диф. защиту генератора, действуя от тока генератора при повреждении в нём.

Защита имеет комбинированный пуск по напряжению состояний из 2-х реле напряжения подключаемых к генераторному трансформатору напряжения. Реле минимального напряжения РН6 питается междуфазным напряжением через нормально замкнутые контакты реле максимального напряжения РН7, которое включено через фильтр напряжения обратной последовательности (ФНОП) на напряжение U2.

Рис. 7 11. Максимальная токовая защита от внешних к.з. с блокировкой (пуском) по напряжению.

Реле минимального напряжения РН6 замыкает свои контакты (как показано на рис. 7-11) при понижении напряжения в случаях, когда Uк<Uвоз позволяя работать защите.

При несимметричных (2-х фазных) к.з. появляется напряжение обратной последовательности и реле РН7 срабатывает, снимая напряжение с реле РН6. Последнее замыкает свои контакты и разрешает токовым реле действовать на отключение через промежуточное реле РП11 и реле времени РВ9.

При симметричных (3-х фазных) к.з. реле РН7 размыкает свои контакты кратковременно за счёт кратковременного появления несимметрии в начальной стадии к.з. Реле РН6 при этом успевает замкнуть свои контакты.

Поведение реле РН6 будет зависить от уровня остаточного напряжения Uк на его зажимах. Если Uк<Uвоз., то контакты реле РН6 останутся замкнутыми и защита сработает.

Очевидно, что чувствительность блокировки при симметричных к.з. определяется не Uср, а Uвоз реле РН6.

При симметричных перегрузках, когда отсутствует обратная последовательность реле РН7 и РН6 не действуют, запрещая работать защите.

Использование 3-х реле тока РТ3-РТ5 позволяет повысить чувствительность защиты к несимметричным к.з. за трансформаторами со схемой соединения /Y, Y/ .

Ток срабатывания токовых реле отстраивается от номинального тока генератора:

Iñ.ç. = Êí Iíîì.ã.

ÊB

где:

Кн=1,1÷1,2

Напряжение срабатывания минимального реле напряжения отстраивается от минимального эксплуатационного напряжения:

Uñ.ç. = Uìèí

Êí Ê B

где:

Кн=1,1÷1,2

Для предотвращения неправильного действия защиты при самозапуске электродвигателей собственных нужд, когда напряжение на шинах генератора (для генераторов с малой мощностью) значительно снижается, допускается уменьшать Uс.з. до 0,5 Uном.г. Снижение уставки реле минимального напряжения целесообразно также для отстройки от снижения напряжения на выводах генератора при асинхронном режиме.

Напряжение срабатывания реле напряжения обратной последовательности принимается минимально возможным, отстроенным от напряжения небаланса на выходе ФНОП. Обычно Uс.з.2 принимается равным 0,06 Uном..

Выдержка времени защиты принимается на ступень селективности больше времени действия защит смежных присоединений (трансформаторов и линий), питающихся от генераторных шин:

tñ.ç. =tïðèñ + t

где: